C++泛型編程函(數(shù)模板+類模板)
前言:
由于C++是靜態(tài)語言,也就是說使用一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候必須先指定類型,這樣的操作在編譯后變量的類型是無法輕易改變的,就導(dǎo)致擴(kuò)展性太差。或者一個(gè)函數(shù)需要很多次重載的時(shí)候,代碼顯得冗雜,由此產(chǎn)生了C++函數(shù)模板。
一、函數(shù)模板
1.函數(shù)模板介紹
① 函數(shù)模板的產(chǎn)生背景:
- 在編程時(shí)多多少少會(huì)因?yàn)楹瘮?shù)參數(shù)不同寫幾個(gè)重載函數(shù);
- 函數(shù)模板的出現(xiàn)解決了僅僅因?yàn)閰?shù)類型不同而進(jìn)行的函數(shù)重載;
解決方法:讓類型作為參數(shù)傳進(jìn)函數(shù)或者自動(dòng)類型推導(dǎo),從而實(shí)現(xiàn)不同的功能;
② 函數(shù)模板的語法:
tmplate<typename T>
返回類型 函數(shù)名(參數(shù)列表){函數(shù)體}
③ 函數(shù)模板的調(diào)用方式:
- 1.明顯的調(diào)用 函數(shù)名<參數(shù)類型>(實(shí)參);-------------常用
- 2.自動(dòng)函數(shù)推導(dǎo) 函數(shù)名(實(shí)參)
④ 函數(shù)模板的本質(zhì):類型參數(shù)化!
函數(shù)模板舉例
- 重載了三次的max函數(shù),使用函數(shù)模板一次就可以解決
#include<iostream> using namespace std; //--------------------------------函數(shù)模板前的比較大小 int ?max(int a,char b) { ?? ?return (a > b ? a : b); } float max(float a, float b) { ?? ?return (a > b ? a : b); } long int max(long int a, long int b) { ?? ?return (a > b ? a : b); } //--------------------------------用函數(shù)模板進(jìn)行比較大小 template<typename T> T max(T& a, T& b) { ?? ?return (a > b ? a : b); } int main_001() { ?? ?int a = 10; ?? ?int b = 20; ?? ?char a2 = 'a',b2='b'; ?? ?cout << max<int >(a, b) << endl; ?? ?cout<<max(a, b)<<endl; ?? ?cout << max(a2, b2) << endl;; ?? ?return 0; }
2.函數(shù)模板與重載函數(shù)的關(guān)系
① 普通函數(shù)的特性:
- 可以(隱式)進(jìn)行參數(shù)類型自動(dòng)轉(zhuǎn)換;
② 函數(shù)模板的特性:
- 數(shù)參數(shù)類型相同的話傳進(jìn)來的實(shí)參類型也必須相同(不允許自動(dòng)轉(zhuǎn)換);
調(diào)用規(guī)則:
- 調(diào)用函數(shù)時(shí)優(yōu)先考慮普通函數(shù)
- 如果函數(shù)模板會(huì)有一個(gè)更好的匹配,那么選擇模板函數(shù);
- 可以通過空模板實(shí)參列表的語法限定編譯器只通過模板匹配;
- 函數(shù)模板像普通函數(shù)一樣也可以被重載
使用規(guī)則如下:
clude<iostream> using namespace std; //此函數(shù)模板T1 T2代表兩個(gè)不同類型的參數(shù) //所以傳進(jìn)來的參數(shù)也要是不同類型(可以通過簡(jiǎn)單的操作改為傳相同類型的參數(shù)) template<typename T1,typename T2> int ?myadd(T1 a, T2 b) { ?? ?return a + b; } int myadd(int a, int b) { ?? ?return a + b; } int myadd(int a, char b) { ?? ?return a + b; } int main() { ?? ?int a = 10; ?? ?int b = 20; ?? ?char c = 'c'; ?? ?cout << myadd(a,b) << endl;//----------調(diào)用add(int,int)-----優(yōu)先匹配的普通函數(shù) ?? ?cout << myadd(a,c) << endl;//----------調(diào)用add(int ,char) ?? ?cout << myadd(c,a) << endl;//----------調(diào)用add(t1,t2)-------沒有該類型的普通函數(shù)就調(diào)用模板函數(shù) ?? ?cout << myadd(c,c) << endl;//----------調(diào)用add(t1,t2) ?? ?cout << myadd<>(a, b) << endl;//-------強(qiáng)制調(diào)用add(t1,t2) ?? ?return 0; }
3.函數(shù)模板實(shí)現(xiàn)機(jī)制
① 函數(shù)模板與模板函數(shù):
1.函數(shù)模板:------------------------------僅僅是一個(gè)模板,并未被實(shí)例化(空殼子)
template <typename T>
返回類型 函數(shù)名 (參數(shù)列表){函數(shù)體}
2.模板函數(shù):------------------------------通過類型的傳入,將函數(shù)模板實(shí)例化
函數(shù)模板的函數(shù)名<類型名>(參數(shù)列表);
② 函數(shù)模板機(jī)制剖析:
- 函數(shù)模板并不會(huì)直接產(chǎn)生能處理任意類型的參數(shù)的函數(shù);
- 而是通過產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的模板函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型參數(shù)的處理;
函數(shù)模板進(jìn)行兩次編譯:
1.函數(shù)模板聲明的地方,對(duì)函數(shù)模板代碼本身進(jìn)行編譯
2.將類型插入后在調(diào)用的地方對(duì)插入?yún)?shù)后的代碼進(jìn)行編譯
二、類模板
1.類模板基本語法
① 單個(gè)模板類:
基本語法:
template<typename T>或template<class T>
class 類名{private: T a;};
注意事項(xiàng):
模板類是一個(gè)抽象類,定義對(duì)象時(shí)需要參數(shù)類型的傳入
具體實(shí)現(xiàn)如下:
#include<iostream> using namespace std; template <class T> class A { public: ?? ?void seta(T &a) { ?? ??? ?this->a = a; ?? ?} ?? ?void printA() { ?? ??? ?cout << this->a << endl; ?? ?} protected: ?? ?T a; }; int main() { ?? ?int x = 888; ?? ?A<int> a1; ?? ?a1.seta(x); ?? ?a1.printA(); ?? ?char xx = 'x'; ?? ?A<char> a2; ?? ?a2.seta(xx); ?? ?a2.printA(); ?? ?return 0; }
② 模板類被具體類繼承:
基本語法:
定義: class 具體類名 :public 模板類名<參數(shù)類型>{};
- 繼承后的操作與普通類之間繼承一樣;
實(shí)現(xiàn)方法如下:
#include<iostream> using namespace std; template <class T> class A { public: ?? ?void seta(T &a) { ?? ??? ?this->a = a; ?? ?} ?? ?void printA() { ?? ??? ?cout << this->a << endl; ?? ?} protected: ?? ?T a; }; class B :public A<int> { private: ?? ?int b; public: ?? ?void setb(int b) { ?? ??? ?this->b = b; ?? ?} ?? ?void printB() { ?? ??? ?cout << this->b << endl; ?? ?} }; int main() { ?? ?int x = 888; ?? ?B b1; ?? ?b1.setb(999); ?? ?b1.printB(); ?? ?b1.seta(x); ?? ?b1.printA(); ?? ?return 0; }
③ 模板類被模板類繼承
類繼承:
基本語法:
template<typename T>
class 模板類名 :public 基類模板類名<T>{ };
具體實(shí)現(xiàn)方法:
#include<iostream> using namespace std; template <class T> class A { public: ?? ?void seta(T &a) { ?? ??? ?this->a = a; ?? ?} ?? ?void printA() { ?? ??? ?cout << this->a << endl; ?? ?} protected: ?? ?T a; }; template <class T> class C :public A<T> {//----------語法所在地 private: ?? ?T c; public: ?? ?void setC(T &c) { ?? ??? ?this->c = c; ?? ?} ?? ?void printC() { ?? ??? ?cout << this->c << endl; ?? ?} }; class B :public A<int> { private: ?? ?int b; public: ?? ?void setb(int b) { ?? ??? ?this->b = b; ?? ?} ?? ?void printB() { ?? ??? ?cout << this->b << endl; ?? ?} }; int main() { ?? ?int p = 99; ?? ?C<int> c1; ?? ?c1.setC(p); ?? ?c1.printC(); ?? ?char pp = '6'; ?? ?C<char> c2; ?? ?c2.setC(pp); ?? ?c2.printC(); ?? ?return 0; }
2.類模板內(nèi)函數(shù)的整體布局【分文件使用類模板】
①所有函數(shù)均在類的內(nèi)部
實(shí)現(xiàn)方法如下:
#include<iostream> using namespace std; template<typename T> class complex1 { ?? ?friend ostream& operator<< <T>(ostream &out, complex1 &obj); private: ?? ?T a; ?? ?T b; public: ?? ?complex1(T a=0, T b=0) { ?? ??? ?this->a = a; ?? ??? ?this->b = b; ?? ?} ?? ?complex1 operator+(complex1 obj) { ?? ??? ?complex1 tem(a+obj.a,b+obj.b); ?? ??? ?return tem; ?? ?} ?? ?void printa() { ?? ??? ?cout << a << endl; ?? ?} ?? ?void printb() { ?? ??? ?cout << b << endl; ?? ?} ?? ? }; template<typename T> ostream& operator<<(ostream &out, complex1<T> &obj) { ?? ??? ?out << obj.a << "+" << obj.b << "i" << endl; ?? ??? ?return out; ?? ?} int main_11() { ?? ?complex1<int> a(1, 2), b(3, 4); ?? ?complex1<int>c = a + b; ?? ?cout << c << a << b; ?? ?a.printa(); ?? ?a.printb(); ?? ?return 0; }
②所有函數(shù)均在類的外部,但在同一文件
員函數(shù)實(shí)現(xiàn)語法:
原型: 類名 函數(shù)名 (參數(shù)列表);
修改后的形式:
template <typename T>
類名<T> 函數(shù)名 (參數(shù)列表)------參數(shù)列表該加T的就加T
流運(yùn)算符 友元函數(shù)實(shí)現(xiàn)語法:
原型(聲明): friend 返回類型 函數(shù)名 (參數(shù)列表);
修改后的形式:
(聲明) :friend 返回類型 函數(shù)名 <T> (參數(shù)列表) ;
template<typename T>
(函數(shù)實(shí)現(xiàn)): 返回類型 函數(shù)名 (參數(shù)列表){};------類的對(duì)象做參數(shù)時(shí)修改為 類名<T>;
具體實(shí)現(xiàn)如下:
#include<iostream> using namespace std; template<typename T> class complex2 { ?? ?friend ostream& operator<< <T>(ostream& out, complex2& obj); private: ?? ?T a; ?? ?T b; public: ?? ?complex2(T a = 0, T b = 0); ?? ?complex2 operator+(complex2 obj); ?? ?void printa(); ?? ?void printb(); }; template<typename T> complex2<T>::complex2<T>(T a , T b ) { ?? ?this->a = a; ?? ?this->b = b; } template<typename T> complex2<T> complex2<T>::operator+(complex2 obj) { ?? ?complex2 tem(a + obj.a, b + obj.b); ?? ?return tem; } template<typename T> void complex2<T>::printa() { ?? ?cout << a << endl; } template<typename T> void complex2<T>::printb() { ?? ?cout << b << endl; } template<typename T> ostream& operator<<(ostream& out, complex2<T>& obj) { ?? ?out << obj.a << "+" << obj.b << "i" << endl; ?? ?return out; } int main_dd() { ?? ?complex2<int> a(1, 2), b(3, 4); ?? ?complex2<int>c = a + b; ?? ?cout << c << a << b; ?? ?a.printa(); ?? ?a.printb(); ?? ?return 0; }
③ 所有函數(shù)均在類的外部,但在不同文件
將類分文件寫后,將類函數(shù)實(shí)現(xiàn)的部分包含進(jìn)主函數(shù)所在的文件
實(shí)現(xiàn)方法:
include"xxxx.cpp"
示例:
頭文件:
#pragma once #include<iostream> using namespace std; template<typename T> class complex { ?? ?friend ostream& operator<< <T>(ostream& out, complex& obj); private: ?? ?T a; ?? ?T b; public: ?? ?complex(T a = 0, T b = 0); ?? ?complex operator+(complex obj); ?? ?void printa(); ?? ?void printb(); };
函數(shù)實(shí)現(xiàn):
#include<iostream> using namespace std; #include"復(fù)數(shù)類3.h" template<typename T> complex<T>::complex<T>(T a, T b) { ?? ?this->a = a; ?? ?this->b = b; } template<typename T> complex<T> complex<T>::operator+(complex obj) { ?? ?complex tem(a + obj.a, b + obj.b); ?? ?return tem; } template<typename T> void complex<T>::printa() { ?? ?cout << a << endl; } template<typename T> void complex<T>::printb() { ?? ?cout << b << endl; } template<typename T> ostream& operator<<(ostream& out, complex<T>& obj) { ?? ?out << obj.a << "+" << obj.b << "i" << endl; ?? ?return out; }
主函數(shù):
#include<iostream> using namespace std; #include"復(fù)數(shù)類3h.cpp"http://重點(diǎn) int main() { ?? ?complex<int> a(1, 2), b(3, 4); ?? ?complex<int>c = a + b; ?? ?cout << c << a << b; ?? ?a.printa(); ?? ?a.printb(); ?? ?return 0; }
3.類模板的static與模板類的static
類模板定義了變量,函數(shù)實(shí)現(xiàn)的步驟,但沒有數(shù)據(jù)類型的插入,所以類模板僅僅是模板;
類模板的實(shí)現(xiàn)機(jī)制是程序員給出數(shù)據(jù)類型,編譯器對(duì)具體的類進(jìn)行實(shí)現(xiàn),產(chǎn)生不同類型的類;
所以,類模板中的靜態(tài)成員變量是某個(gè)類型的具體類獨(dú)有的成員變量;只是被該類型對(duì)象所公有
區(qū)別如下:
- 模板類中的
static
變量可以被該模板類的對(duì)象公用 - 類模板的static經(jīng)過類不同方式的實(shí)例化,會(huì)產(chǎn)生不同的static變量,
- 且該變量只供初始化他的類使用
4.數(shù)組實(shí)現(xiàn)萬能容器
testarray
類是一個(gè)類模板,里面有一個(gè)指針類型,所以通過程序員主動(dòng)實(shí)現(xiàn)模板類傳參可以存儲(chǔ)不同類型的數(shù)據(jù),也就是說testarray理論可以存儲(chǔ)任意類型的數(shù)據(jù)。
#include<iostream> using namespace std; class teacher { private: ?? ?char *name; ?? ?char *sex; ?? ?int age; public: ?? ?teacher() { ?? ??? ?name = NULL; ?? ??? ?sex = NULL; ?? ??? ?age = 0; ?? ?} ?? ?teacher(teacher& obj) { ?? ??? ?if (name != NULL) { ?? ??? ??? ?delete [] name; ?? ??? ??? ?delete[] sex; ?? ??? ?} ?? ??? ?age = obj.age; ?? ??? ?name = new char [sizeof(obj.name)]; ?? ??? ?sex = new char[sizeof(obj.sex)]; ?? ??? ?strcpy_s(name, sizeof(obj.name), obj.name); ?? ??? ?strcpy_s(sex, sizeof(obj.sex), sex); ?? ?} ?? ?void setname(char *name) { ?? ??? ?this->name = new char[strlen(name)+1]; ?? ??? ?strcpy_s(this->name, strlen(name)+1, name); ?? ?} ?? ?void setage(int age) { ?? ??? ?this->age = age; ?? ?} ?? ?void setsex(char* sex) { ?? ??? ?this->sex = new char[strlen(sex)+1]; ?? ??? ?strcpy_s(this->sex, strlen(sex)+1, sex); ?? ?} ?? ?friend ostream& operator<<(ostream& out, teacher& obj); }; ostream& operator<<(ostream& out, teacher& obj) { ?? ?cout << "姓名" << "\t" << "性別" << "\t" << "年齡" << endl; ?? ?cout << obj.name << "\t" << obj.sex << "\t" << obj.age << endl; ?? ?return out; } ostream& operator<<(ostream& out, teacher& obj); template <typename T> class testarray { ?? ?friend ostream& operator<< <T>(ostream& out, testarray& obj); private: ?? ?int len; ?? ?T* myarray; public: ?? ?testarray() { ?? ??? ?len = 0; ?? ??? ?myarray = NULL; ?? ?} ?? ?testarray(int len) { ?? ??? ?this->len=len; ?? ??? ?myarray = new T[len]; ?? ?} ?? ?testarray(testarray & obj) { ?? ??? ?len = obj.len; ?? ??? ?myarray = new testarray; ?? ??? ?strcmp_s(myarray, len, obj.myarray); ?? ?} ?? ?T& operator[](int xx) { ?? ??? ?return myarray[xx]; ?? ?}?? ? }; template<typename T> ostream& operator<<(ostream& out,testarray<T>& obj) { ?? ?for (int i = 0;i < obj.len;i++) { ?? ??? ?cout << obj[i] <<" "; ?? ?} ?? ?cout << endl; ?? ?return out; } int main() { ?? ?testarray<int> aint(10); ?? ?testarray<char> bchar(10); ?? ?testarray<teacher> tea(3); ?? ?teacher t1, t2, t3; ?? ?char name1[]="小李",name2[]="小朱",name3[]="小黃"; ?? ?char sex1[] = "男", sex2[] = "女"; ?? ?t1.setname(name1); ?? ?t1.setsex(sex2); ?? ?t1.setage(40); ?? ?t2.setname(name2); ?? ?t2.setsex(sex1); ?? ?t2.setage(20); ?? ?t3.setname(name3); ?? ?t3.setsex(sex1); ?? ?t3.setage(28); ?? ?tea[0] = t1; ?? ?tea[1] = t2; ?? ?tea[2] = t3; ?? ?for (int i = 0;i < 10;i++) { ?? ??? ?aint[i] = i; ?? ?} ?? ?for (int i = 0;i < 10;i++) { ?? ??? ?bchar[i] = i + 97; ?? ?} ?? ?cout << aint; ?? ?cout << bchar; ?? ?cout << tea; ?? ?return 0; }
效果圖:
實(shí)現(xiàn)思路:
- 類模板實(shí)現(xiàn)對(duì)不同數(shù)據(jù)類型的變量進(jìn)行處理后
- 該變量要有針對(duì)該操作 自己處理自身的方法
換句話說就是:
- 類模板僅僅對(duì)某種類型的處理發(fā)出指令
- 而細(xì)枝末節(jié)的處理方式(算法),要該類型自己的方法去實(shí)現(xiàn)
總結(jié):
類模板與函數(shù)模板一樣也會(huì)經(jīng)過兩次編譯,在此文中重點(diǎn)區(qū)分一下類模板與模板類,函數(shù)模板與模板函數(shù)的概念,泛型編程是C++開發(fā)的一大精髓,靈活地運(yùn)用泛型編程對(duì)我們以后學(xué)習(xí)其他的編程語言有很大的幫助
到此這篇關(guān)于C++泛型編程函(數(shù)模板+類模板)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++泛型編程函內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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