C++中的類(lèi)模板詳解及示例
C++中的函數(shù)模板
對(duì)于類(lèi)的聲明來(lái)說(shuō)，也有同樣的問(wèn)題。有時(shí)，有兩個(gè)或多個(gè)類(lèi)，其功能是相同的，僅僅是數(shù)據(jù)類(lèi)型不同，如下面語(yǔ)句聲明了一個(gè)類(lèi)：
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(guò)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(lèi)：
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(lèi)模板就是為了這類(lèi)問(wèn)題而增加的。
可以聲明一個(gè)通用的類(lèi)模板，它可以有一個(gè)或者多個(gè)虛函數(shù)的類(lèi)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(lèi)模板和前面第一個(gè)Compare_int類(lèi)作比較，可以看到有兩處不同：
（1）
聲明類(lèi)模板時(shí)要增加一行，template<class 類(lèi)型參數(shù)名>
template的意思是“模板”，是聲明類(lèi)模板時(shí)必須寫(xiě)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(lèi)型參數(shù)。本例中，T就是一個(gè)類(lèi)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(lèi)型名，它只是一個(gè)虛擬類(lèi)型參數(shù)名，在以后將被一個(gè)實(shí)際的類(lèi)型名取代。
（2）
原有的類(lèi)型名int換成虛擬類(lèi)型參數(shù)名T。在建立類(lèi)對(duì)象時(shí)，如果將實(shí)際類(lèi)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(lèi)多用”。
由于類(lèi)模板包含類(lèi)型參數(shù)，因此又稱(chēng)為參數(shù)化的類(lèi)。如果說(shuō)類(lèi)是對(duì)象的抽象，對(duì)象是類(lèi)的實(shí)例，則類(lèi)模板時(shí)類(lèi)的抽象，類(lèi)是類(lèi)模板的實(shí)例。利用類(lèi)模板可以建立含各種數(shù)據(jù)類(lèi)型的類(lèi)。
那么，我們聲明了一個(gè)類(lèi)模板后，怎樣使用它呢？
用類(lèi)定義對(duì)象的一般方法：
Compare_int cmp1(4,7); //Compare_int是已聲明的類(lèi)
其作用是建立一個(gè)Compare_int類(lèi)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(lèi)模板定義對(duì)象的方法與此類(lèi)似，但是不能直接寫(xiě)成
Compare cmp(4,7); //Compare是類(lèi)模板名
Compare是類(lèi)模板名，而不是一個(gè)具體的類(lèi)，類(lèi)模板體中的類(lèi)型T并不是一個(gè)實(shí)際的類(lèi)型，只是一個(gè)虛擬的類(lèi)型，無(wú)法用它去定義對(duì)象。必須用實(shí)際類(lèi)型名去取代虛擬的類(lèi)型，具體做法是：
Compare <int> cmp1(4,7);
即在類(lèi)模板名之后在尖括號(hào)內(nèi)指定實(shí)際的類(lèi)型名，在進(jìn)行編譯時(shí)，編譯系統(tǒng)就用int取代類(lèi)模板中的類(lèi)型參數(shù)T，這樣就把類(lèi)模板具體化了，或者說(shuō)實(shí)例化了。
這時(shí)Compare <int>就相當(dāng)于前面介紹的Compare_int類(lèi)。
====================示例代碼1.1====================
聲明一個(gè)類(lèi)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(lèi)模板，虛擬類(lèi)型名為T(mén)
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(wèn)題要說(shuō)明：上面列出的類(lèi)模板中的成員函數(shù)是在類(lèi)模板內(nèi)定義的。
如果改為在類(lèi)模板外定義，不能用一般定義類(lèi)成員函數(shù)的形式：
T compare::max(){....} //不能這樣定義類(lèi)模板中的成員函數(shù)
而應(yīng)當(dāng)寫(xiě)成類(lèi)模板的形式：
template<class T>
T Compare <T> ::max()
{
return(x>y)?x:y;
}
第一行聲明類(lèi)模板，第二行左端的T是虛擬類(lèi)型名，后面的Compare<T>是一個(gè)整體，是帶參數(shù)的類(lèi)。表示所定義的 max函數(shù)是在類(lèi)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(lèi)型（圖int），進(jìn)行編譯時(shí)就會(huì)將類(lèi)模板中的虛擬類(lèi)型名T全部用實(shí)際的類(lèi)型代替。這樣Compare<T>就相當(dāng)于一個(gè)實(shí)際的類(lèi)。
歸納一下使用時(shí)要注意的問(wèn)題：
（1）在類(lèi)聲明前面加入一行，格式為
template<class 虛擬類(lèi)型參數(shù)>
如：
template<class T> //注意本行末尾沒(méi)有分號(hào)
class Compare
{
……
}
（2）用類(lèi)模板定義對(duì)象時(shí)用以下形式：
類(lèi)模板名 <實(shí)際類(lèi)型名> 對(duì)象名;
類(lèi)模板名 <實(shí)際類(lèi)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(lèi)模板外定義成員函數(shù)，應(yīng)寫(xiě)成類(lèi)模板形式：
template <class 虛擬類(lèi)型參數(shù)>
函數(shù)類(lèi)型 類(lèi)模板名 <虛擬類(lèi)型參數(shù)>::成員函數(shù)名(函數(shù)形參表列){……}
（4）類(lèi)模板的類(lèi)型參數(shù)可以有一個(gè)或者多個(gè)，每個(gè)類(lèi)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(lèi)型名，如
someclass<int,double> obj;
（5）和使用類(lèi)一樣，使用類(lèi)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(lèi)模板是在A文件開(kāi)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(lèi)模板，但不能在B文件中使用類(lèi)模板定義對(duì)象。
（6）模板可以有層次，一個(gè)類(lèi)模板可以作為基類(lèi)，派生出派生類(lèi)。
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