C++类模板详解

时间:2014-10-29 19:03    点击:

类模板与函数模板的定义和使用类似
有时,有两个或多个类,其功能是相同的,仅仅是数据类型不同,如下面语句声明了一个类:

  1. class Compare_int
  2. {
  3. public :
  4. Compare(int a,int b)
  5. {
  6. x=a;
  7. y=b;
  8. }
  9. int max( )
  10. {
  11. return (x>y)?x:y;
  12. }
  13. int min( )
  14. {
  15. return (x<y)?x:y;
  16. }
  17. private :
  18. int x,y;
  19. };
其作用是对两个整数作比较,可以通过调用成员函数max和min得到两个整数中的大者和小者。 如果想对两个浮点数(float型)作比较,需要另外声明一个类:
  1. class Compare_float
  2. {
  3. public :
  4. Compare(float a,float b)
  5. {
  6. x=a;y=b;
  7. }
  8. float max( )
  9. {
  10. return (x>y)?x:y;
  11. }
  12. float min( )
  13. {
  14. return (x<y)?x:y;
  15. }
  16. private :
  17. float x,y;
  18. }
显然这基本上是重复性的工作,应该有办法减少重复的工作。 C++在发展的后期增加了模板(template )的功能,提供了解决这类问题的途径。可以声明一个通用的类模板,它可以有一个或多个虚拟的类型参数,如对以上两个类可以综合写出以下的类模板:
  1. template <class numtype> //声明一个模板,虚拟类型名为numtype
  2. class Compare //类模板名为Compare
  3. {
  4. public :
  5. Compare(numtype a,numtype b)
  6. {
  7. x=a;y=b;
  8. }
  9. numtype max( )
  10. {
  11. return (x>y)?x:y;
  12. }
  13. numtype min( )
  14. {
  15. return (x<y)?x:y;
  16. }
  17. private :
  18. numtype x,y;
  19. };
请将此类模板和前面第一个Compare_int类作一比较,可以看到有两处不同。 1) 声明类模板时要增加一行     template <class 类型参数名> template意思是“模板”,是声明类模板时必须写的关键字。在template后面的尖括号内的内容为模板的参数表列,关键字class表示其后面 的是类型参数。在本例中numtype就是一个类型参数名。这个名宇是可以任意取的,只要是合法的标识符即可。这里取numtype只是表示“数据类型” 的意思而已。此时,mimtype并不是一个已存在的实际类型名,它只是一个虚拟类型参数名。在以后将被一个实际的类型名取代。 2) 原有的类型名int换成虚拟类型参数名numtype。 在建立类对象时,如果将实际类型指定为int型,编译系统就会用int取代所有的numtype,如果指定为float型,就用float取代所有的numtype。这样就能实现“一类多用”。 由于类模板包含类型参数,因此又称为参数化的类。如果说类是对象的抽象,对象是类的实例,则类模板是类的抽象,类是类模板的实例。利用类模板可以建立含各种数据类型的类。 那么,在声明了一个类模板后,怎样使用它呢?怎样使它变成一个实际的类? 先回顾一下用类来定义对象的方法:     Compare_int cmp1(4,7); // Compare_int是已声明的类 其作用是建立一个Compare_int类的对象,并将实参4和7分别赋给形参a和b,作为进 行比较的两个整数。 用类模板定义对象的方法与此相似,但是不能直接写成    Compare cmp(4,7); // Compare是类模板名 Compare是类模板名,而不是一个具体的类,类模板体中的类型numtype并不是一个实际的类型,只是一个虚拟的类型,无法用它去定义对象。必须用实际类型名去取代虚拟的类型,具体的做法是:     Compare <int> cmp(4,7); 即在类模板名之后在尖括号内指定实际的类型名,在进行编译时,编译系统就用int取代类模板中的类型参数numtype,这样就把类模板具体化了,或者说实例化了。这时Compare<int>就相当于前面介绍的Compare_int类。 [例9.14] 声明一个类模板,利用它分别实现两个整数、浮点数和字符的比较,求出大数和小数。
  1. #include <iostream>
  2. using namespace std;
  3. template <class numtype>
  4. //定义类模板
  5. class Compare
  6. {
  7. public :
  8. Compare(numtype a,numtype b)
  9. {x=a;y=b;}
  10. numtype max( )
  11. {return (x>y)?x:y;}
  12. numtype min( )
  13. {return (x<y)?x:y;}
  14. private :
  15. numtype x,y;
  16. };
  17. int main( )
  18. {
  19. Compare<int > cmp1(3,7); //定义对象cmp1,用于两个整数的比较
  20. cout<<cmp1.max( )<<" is the Maximum of two integer numbers."<<endl;
  21. cout<<cmp1.min( )<<" is the Minimum of two integer numbers."<<endl<<endl;
  22. Compare<float > cmp2(45.78,93.6); //定义对象cmp2,用于两个浮点数的比较
  23. cout<<cmp2.max( )<<" is the Maximum of two float numbers."<<endl;
  24. cout<<cmp2.min( )<<" is the Minimum of two float numbers."<<endl<<endl;
  25. Compare<char> cmp3(′a′,′A′); //定义对象cmp3,用于两个字符的比较
  26. cout<<cmp3.max( )<<" is the Maximum of two characters."<<endl;
  27. cout<<cmp3.min( )<<" is the Minimum of two characters."<<endl;
  28. return 0;
  29. }
运行结果如下: 7 is the Maximum of two integers. 3 is the Minimum of two integers. 93.6 is the Maximum of two float numbers. 45.78 is the Minimum of two float numbers. a is the Maximum of two characters. A is the Minimum of two characters. 还有一个问题要说明: 上面列出的类模板中的成员函数是在类模板内定义的。如果改为在类模板外定义,不能用一般定义类成员函数的形式:     numtype Compare::max( ) {…} //不能这样定义类模板中的成员函数 而应当写成类模板的形式:     template <class numtype>     numtype Compare<numtype>::max( )     {         return (x>y)?x:y;     } 上面第一行表示是类模板,第二行左端的numtype是虚拟类型名,后面的Compare <numtype>是一个整体,是带参的类。表示所定义的max函数是在类Compare <numtype>的作用域内的。在定义对象时,用户当然要指定实际的类型(如int),进行编译时就会将类模板中的虚拟类型名 numtype全部用实际的类型代替。这样Compare <numtype >就相当于一个实际的类。大家可以将例9.14改写为在类模板外定义各成员 函数。 归纳以上的介绍,可以这样声明和使用类模板: 1) 先写出一个实际的类。由于其语义明确,含义清楚,一般不会出错。 2) 将此类中准备改变的类型名(如int要改变为float或char)改用一个自己指定的虚拟类型名(如上例中的numtype)。 3) 在类声明前面加入一行,格式为:     template <class 虚拟类型参数> 如:     template <class numtype> //注意本行末尾无分号     class Compare     {…}; //类体 4) 用类模板定义对象时用以下形式:     类模板名<实际类型名> 对象名;     类模板名<实际类型名> 对象名(实参表列); 如:     Compare<int> cmp;     Compare<int> cmp(3,7); 5) 如果在类模板外定义成员函数,应写成类模板形式:    template <class 虚拟类型参数>    函数类型 类模板名<虚拟类型参数>::成员函数名(函数形参表列) {…} 关于类模板的几点说明: 1) 类模板的类型参数可以有一个或多个,每个类型前面都必须加class,如:     template <class T1,class T2>     class someclass     {…}; 在定义对象时分别代入实际的类型名,如:     someclass<int,double> obj; 2) 和使用类一样,使用类模板时要注意其作用域,只能在其有效作用域内用它定义对象。 3) 模板可以有层次,一个类模板可以作为基类,派生出派生模板类。有关这方面的知识实际应用较少,本教程暂不作介绍,感兴趣的同学可以自行学习。

来源:未知//所属分类:基础教程/更新时间:2014-10-29 19:03
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