C++中的類模板詳解及示例
C++中的函數(shù)模板
對(duì)于類的聲明來說，也有同樣的問題。有時(shí)，有兩個(gè)或多個(gè)類，其功能是相同的，僅僅是數(shù)據(jù)類型不同，如下面語句聲明了一個(gè)類：
class Compare_int
{
public:
Compare(int a,int b)
{
x=a;
y=b;
}
int max()
{
return (x>y)?x:y;
}
int min()
{
return (x<y)?x:y;
}
private:
int x,y;
};
其作用是對(duì)兩個(gè)整數(shù)作比較，可以通過調(diào)用函數(shù)成員max和min得到兩個(gè)整數(shù)中的大者和小者。
如果想對(duì)兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)（float型）做比較，另外在聲明一個(gè)類：
class Compare_float
{
public:
Compare(float a,float b)
{
x=a;
y=b;
}
float max()
{
return (x>y)?x:y;
}
float min()
{
return (x<y)?x:y;
}
private:
float x,y;
};
顯然這基本上是重復(fù)性的工作，應(yīng)該有辦法減少重復(fù)型的工作。C++中的類模板就是為了這類問題而增加的。
可以聲明一個(gè)通用的類模板，它可以有一個(gè)或者多個(gè)虛函數(shù)的類型參數(shù)，
class Compare
{
public:
Compare(T a,T b)
{
x=a;
y=b;
}
T max()
{
return(x>y)?x:y;
}
T min()
{
return(x<y)?x:y;
}
private:
T x,y;
};
將此類模板和前面第一個(gè)Compare_int類作比較，可以看到有兩處不同：
（1）
聲明類模板時(shí)要增加一行，template<class 類型參數(shù)名>
template的意思是“模板”，是聲明類模板時(shí)必須寫的關(guān)鍵字。在template后面的尖括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容是模板的參數(shù)表列，關(guān)鍵字class表示其后面的是類型參數(shù)。本例中，T就是一個(gè)類型參數(shù)名，這個(gè)名字是任意取的，只要是合法的標(biāo)識(shí)符即可。
T并不是一個(gè)已存在的實(shí)際類型名，它只是一個(gè)虛擬類型參數(shù)名，在以后將被一個(gè)實(shí)際的類型名取代。
（2）
原有的類型名int換成虛擬類型參數(shù)名T。在建立類對(duì)象時(shí)，如果將實(shí)際類型指定為int型，編譯系統(tǒng)就會(huì)用int取代所有的T，如果指定為float型，就用float取代所有的T。這樣就能實(shí)現(xiàn)“一類多用”。
由于類模板包含類型參數(shù)，因此又稱為參數(shù)化的類。如果說類是對(duì)象的抽象，對(duì)象是類的實(shí)例，則類模板時(shí)類的抽象，類是類模板的實(shí)例。利用類模板可以建立含各種數(shù)據(jù)類型的類。
那么，我們聲明了一個(gè)類模板后，怎樣使用它呢？
用類定義對(duì)象的一般方法：
Compare_int cmp1(4,7); //Compare_int是已聲明的類
其作用是建立一個(gè)Compare_int類的對(duì)象cmp1，將實(shí)參4和7分別賦給形參a和b，作為進(jìn)行比較的兩個(gè)整數(shù)。
用類模板定義對(duì)象的方法與此類似，但是不能直接寫成
Compare cmp(4,7); //Compare是類模板名
Compare是類模板名，而不是一個(gè)具體的類，類模板體中的類型T并不是一個(gè)實(shí)際的類型，只是一個(gè)虛擬的類型，無法用它去定義對(duì)象。必須用實(shí)際類型名去取代虛擬的類型，具體做法是：
Compare <int> cmp1(4,7);
即在類模板名之后在尖括號(hào)內(nèi)指定實(shí)際的類型名，在進(jìn)行編譯時(shí)，編譯系統(tǒng)就用int取代類模板中的類型參數(shù)T，這樣就把類模板具體化了，或者說實(shí)例化了。
這時(shí)Compare <int>就相當(dāng)于前面介紹的Compare_int類。
====================示例代碼1.1====================
聲明一個(gè)類模板，利用它分別實(shí)現(xiàn)兩個(gè)整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、和字符的比較，求出大數(shù)和小數(shù)
#include<iostream>
using namespace std;
template<class T> //聲明一個(gè)類模板，虛擬類型名為T
class Compare
{
public:
Compare(T a,T b)
{
x=a;
y=b;
}
T max()
{
return(x>y)?x:y;
}
T min()
{
return(x<y)?x:y;
}
private:
T x,y;
};
int main()
{
Compare <int> cmp1(3,7); //定義對(duì)象cmp1，用于兩個(gè)整數(shù)的比較
cout<<"Max : "<<cmp1.max()<<endl;
cout<<"Min : "<<cmp1.min()<<endl<<endl;
Compare <float> cmp2(45.89,88.76);//定義對(duì)象cmp2，用于兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的比較
cout<<"Max : "<<cmp2.max()<<endl;
cout<<"Min : "<<cmp2.min()<<endl;
Compare <char> cmp3('a','A'); //定義對(duì)象cmp3,用于兩個(gè)字符的比較
cout<<"Max : "<<cmp3.max()<<endl;
cout<<"Min : "<<cmp3.min()<<endl;
return 0;
}
還有一個(gè)問題要說明：上面列出的類模板中的成員函數(shù)是在類模板內(nèi)定義的。
如果改為在類模板外定義，不能用一般定義類成員函數(shù)的形式：
T compare::max(){....} //不能這樣定義類模板中的成員函數(shù)
而應(yīng)當(dāng)寫成類模板的形式：
template<class T>
T Compare <T> ::max()
{
return(x>y)?x:y;
}
第一行聲明類模板，第二行左端的T是虛擬類型名，后面的Compare<T>是一個(gè)整體，是帶參數(shù)的類。表示所定義的 max函數(shù)是在類Compare<T>的作用域內(nèi)的。
在定義對(duì)象時(shí)，用戶當(dāng)然要指定實(shí)際的類型（圖int），進(jìn)行編譯時(shí)就會(huì)將類模板中的虛擬類型名T全部用實(shí)際的類型代替。這樣Compare<T>就相當(dāng)于一個(gè)實(shí)際的類。
歸納一下使用時(shí)要注意的問題：
（1）在類聲明前面加入一行，格式為
template<class 虛擬類型參數(shù)>
如：
template<class T> //注意本行末尾沒有分號(hào)
class Compare
{
……
}
（2）用類模板定義對(duì)象時(shí)用以下形式：
類模板名 <實(shí)際類型名> 對(duì)象名;
類模板名 <實(shí)際類型名> 對(duì)象名(實(shí)參列表);
如：
Compare <float> cmp2(45.89,88.76);//定義對(duì)象cmp2，用于兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的比較
（3）如果在類模板外定義成員函數(shù)，應(yīng)寫成類模板形式：
template <class 虛擬類型參數(shù)>
函數(shù)類型 類模板名 <虛擬類型參數(shù)>::成員函數(shù)名(函數(shù)形參表列){……}
（4）類模板的類型參數(shù)可以有一個(gè)或者多個(gè)，每個(gè)類型前面都必須加class,如：
template <class T1,class T2>
class someclass
{……}；
在定義對(duì)象時(shí)，分別帶入實(shí)際的類型名，如
someclass<int,double> obj;
（5）和使用類一樣，使用類模板時(shí)要注意其作用域，只能在其有效作用域內(nèi)用它定義對(duì)象。
如果類模板是在A文件開頭定義的，則A文件范圍內(nèi)為有效作用域，可以在其中的任何地方使用類模板，但不能在B文件中使用類模板定義對(duì)象。
（6）模板可以有層次，一個(gè)類模板可以作為基類，派生出派生類。
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