C++泛型編程之類模板

泛型語義

　　泛型(Generic Programming)，即是指具有在多種數據類型上皆可操作的含意。泛型編
程的代表作品 STL 是一種高效、泛型、可交互操作的軟件組件。
　　泛型編程最初誕生於 C++中，目的是為了實現 C++的 STL（標准模板庫）。其語言支
持機制就是模板（Templates）。
　　模板的精神其實很簡單：類型參數化(type parameterized)，即，類型也是一種參數，
也是一種靜多態。 換句話說， 把一個原本特定於某個類型的算法或類當中的類型信息抽掉，
抽出來做成模板參數。

 

stack類

Stack 類模板化，可以 push 和 pop 不同的數據類型。主要由幾個因素需要把控。棧
中的空間元素類型，壓入元素類型，彈出元素類型，三者保持一致即可。

#include <iostream> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <string.h> using namespace std; 
class Stack{ 
　　public: 　　Stack(int size=1024){ 　　　　space = new int[size]; 　　　　top = 0; 　　} 

~Stack(){ 　　delete []space; } 

bool isEmpty(){ return top == 0; } 
bool isFull(){ return top == 1024; } 

void push(int data){ space[top++] = data; } 

int pop(){ return space[--top]; } private: int* space; int top; }; int main() { 　　Stack s(100); 　　for(int i=0; i<10; ++i){ 　　if(!s.isFull()) 　　s.push(i); 　　} 

　　while(!s.isEmpty()) 　　cout<<s.pop()<<endl; 　　return 0; }

 

類模板

格式：

 

應用：

ClassName<int> cn; //類模板->模板類->類對象

 

Stack類模板

#include <iostream> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <string.h> using namespace std; 
template<typename T>class Stack { 
public: Stack(int size=1024); ~Stack(); bool isEmpty(); bool isFull(); void push(T data); T pop();

private: 
T* space; int top; };
 template<typename T> Stack<T>::Stack(int size) { 　　space = new T[size]; 　　top = 0; } 
template<typename T> Stack<T>::~Stack(){ 　　delete []space; } 

template<typename T>bool Stack<T>::isEmpty(){ 　　return top == 0; } 

template<typename T>bool Stack<T>::isFull(){ 　　return top == 1024; } 

template<typename T>void Stack<T>::push(T data){ 　　space[top++] = data; } 

template<typename T> T Stack<T>::pop(){ 　　return space[--top]; } 

int main() { 　　Stack<string> s(100); 　　for(int i=0; i<10; ++i){ 　　　　if(!s.isFull()) 　　　　s.push(to_string(i)+"-abc"); 　　}
 while(!s.isEmpty()) 　　cout<<s.pop()<<endl; 　　return 0; }

 　　類的模板本質上就是函數模板的應用，將抽象化的函數租組織到一個類 模板 內，類名的本質就是一個命名空間。

template<typename T> class XXX從格式上區別於類，完成了對類進行抽象。

類模板的友元

#include <iostream> #include <istream> #include <ostream> using namespace std; //類內實現友元 template<typename T> class Complex { 　　friend 　　istream & operator>> (istream & in, Complex<T>& c) 　　{ 　　　　in>>c.real>>c.image; 　　　　return in; 　　} 
　　friend 　　ostream & operator<< (ostream & out, Complex<T> & c) 　　{ 　　　　cout<<"("<<c.real<<","<<c.image<<")"<<endl; 　　　　return out; 　　} 　　private: 　　　T real; 　　　T image; }; int main() { 　　Complex<double> c; 　　cin>>c; 　　cout<<c; 　　return 0; }

 

類外實現友元

1 ）類前聲明
2 ）friend 類中聲明 <>
3 ）類外實現

#include <iostream> #include <istream> #include <ostream>
 using namespace std; 
//①類前聲明
template<typename T> class Complex; template<typename T> istream & operator>> (istream & in, Complex<T>& c); template<typename T> ostream & operator<< (ostream & out, Complex<T> & c);
　　
template<typename T> class Complex {

　　//②freind類中聲明<> 　　friend istream & operator>> <>(istream & in, Complex<T>& c); 　　friend ostream & operator<< <>(ostream & out, Complex<T> & c); private: 　　T real; 　　T image; }; 

//③類外實現
template<typename T> istream & operator>> (istream & in, Complex<T>& c) { 　　in>>c.real>>c.image; 　　return in; } 
 

template<typename T> ostream & operator<< (ostream & out, Complex<T> & c) 
{ 　　

　　cout<<"("<<c.real<<","<<c.image<<")"<<endl; 　　
　　return out; 
} 

int main() { 　　Complex<double> c; 　　cin>>c; 　　cout<<c; 　　return 0; }

 

hpp

《C++編程思想》第 15 章(第 300 頁)：
　　模板定義很特殊。由 template<…> 處理的任何東西都意味着編譯器在當時不為它分
配存儲空間， 它一直處於等待狀態直到被一個模板實例告知。 在編譯器和連接器的某一處，
有一機制能去掉指定模板的多重定義。所以為了容易使用，幾乎總是在頭文件中放置全部
的模板聲明和定義,文件后綴為.hpp。