1,在 C++ 中是否能夠將泛型的思想應用於類?
1,函數模板是將泛型編程的思想應用於函數,就有了函數模板;
2,可以,常用的 C++ 標准庫就是 C++ 中的標准模板庫,C++ 中的 STL 就是將泛型的思想應用於一系列的函數,就得到了函數模板,當然也有很多的類模板;
3,類模板就是將泛型思想應用於 C++ 中的類而得到的新概念;
2,類模板:
1,一些類主要用於存儲和組織數據元素;
1,類模板就是為了數據結構而誕生的;
2,類中數據組織的方式和數據元素的 具體類型無關;
3,如:數組類、鏈表類、Stack 類、Queue 類等;
1,C++ 中將模板的思想應用於類,使得類的實現不關注數據元素的具體類型,而只關注類所需實現的功能;
3,C++ 中的類模板:
1,以相同的方式處理不同的類型;
2,在類聲明前使用 template 進行標識;
3,< typename T > 用於說明類中使用的泛指類型 T;
1,代碼示例:
1 template < typename T > 2 class Operator // class 表明將泛型編程應用於類 3 { 4 public: 5 T op(T a, T b) // T 在使用類模板定義具體對象的時候關心,其它時候不關心; 6 };
4,類模板的應用:
1,只能顯示指定具體類型,無法自動推導;
2,使用具體類型 < Type > 定義對象;
1,代碼示例:
1 Operator<int> op1; 2 Operator<string> op2; 3 int i = op1.op(1, 20); 4 string s = op2.op("D.T.", "Software");
4,類模板:
1,聲明的泛指類型 T 可以出現在類模板的任意地方;
2,編譯器對類模板的處理方式和函數模板相同;
1,從類模板通過具體類型產生不同的類;
1,編譯器將類模板當做一個模子,這個模子可以產生許多實實在在的類;
2,在聲明的地方對類模板代碼本身進行編譯;
3,在使用的地方對參數替換后的代碼進行編譯;
5,類模板初探編程實驗:
1 #include <iostream> 2 #include <string> 3 4 using namespace std; 5 6 template < typename T > 7 class Operator // 要是用這個類模板有一個前提條件,即當前的 Operator 類模板要操作的數據類型必須支持 +、-、*、/ 這四個運算符,這四個運算符如果要運用於自己定義的數據類型類,要重載這四個運算符;第一次編譯是對類模板本身的語法進行編譯; 8 { 9 public: 10 T add(T a, T b) 11 { 12 return a + b; 13 } 14 15 T minus(T a, T b) 16 { 17 return a - b; 18 } 19 20 T multiply(T a, T b) 21 { 22 return a * b; 23 } 24 25 T divide(T a, T b) 26 { 27 return a / b; 28 } 29 }; 30 31 string operator-(string& l, string& r) // 全局函數方式重載 - 操作符,編譯通過;先類內部、再全局 32 { 33 return "Minus"; // 僅僅為了說明問題; 34 } 35 36 int main() 37 { 38 Operator<int> op1; 39 40 cout << op1.add(1, 2) << endl; // 3; 41 42 Operator<string> op2; // 第二次使用類模板時進行編譯,但是並不是對所有模板中的函數進行了第二次編譯,是分步編譯的,首先編譯的是構造函數,此時用的是默認的,沒有問題,這里編譯通過; 43 44 cout << op2.add("D.T.", "Software") << endl; // D.T.Software;這里編譯器針對 add() 函數進行第二次編譯; 45 cout << op2.minus("D.T", "Software") << endl; // 未有定義全局的重載 - 操作符的函數時,字符串相減沒有定義,報錯;這里報錯展示出來是為了證明類模板編譯也是經過了兩次編譯;這里編譯器針對 minus() 函數進行第二次編譯;定義全局的重載 - 操作符函數后,打印 Minus ; 46 47 return 0; 48 }
1,編譯器對類模板第一次編譯針對類模板本身代碼進行編譯;
2,第二次編譯是使用類模板時針對每個成員函數獨立編譯;
6,類模板的工程應用:
1,類模板必須在頭文件中定義;
2,類模板不能分開實現在不同的文件中;
3,類模板外部定義的成員函數需要加上模板 <> 聲明;
1,將類模板的成員函數實現放到類模板的外部實現;
2,以上三條規則不是 C++ 和編譯器的一部分,只是工程應用里習慣這樣做,這樣做后,代碼可維護性、擴展性都會變好,因此建議遵守這三條規則;
7,模板類的工程應用編程實驗:
1,頭文件(名字和類名一樣) Operator.h 中的內容:
1 #ifndef _OPERATOR_H_ // 防止被包含兩次; 2 #define _OPERATOR_H_ 3 4 template < typename T > 5 class Operator 6 { 7 public: 8 T add(T a, T b); 9 T minus(T a, T b); 10 T multiply(T a, T b); 11 T divide(T a, T b); 12 }; 13 14 template < typename T > // 加上類模板; 15 T Operator<T>::add(T a, T b) // add() 是 Operator 類模板的; 16 { 17 return a + b; 18 } 19 20 template < typename T > 21 T Operator<T>::minus(T a, T b) 22 { 23 return a - b; 24 } 25 26 template < typename T > 27 T Operator<T>::multiply(T a, T b) 28 { 29 return a * b; 30 } 31 32 template < typename T > 33 T Operator<T>::divide(T a, T b) 34 { 35 return a / b; 36 } 37 38 #endif
2,頭文件的應用;
1 #include <iostream> 2 #include <string> 3 #include "Operator.h" 4 5 using namespace std; 6 7 int main() 8 { 9 Operator<int> op1; 10 11 cout << op1.add(1, 2) << endl; // 3; 12 cout << op1.multiply(4, 5) << endl; // 20; 13 cout << op1.minus(5, 6) << endl; // -1; 14 cout << op1.divide(10, 5) << endl; // 2; 15 16 return 0; 17 }
1,三條規則不是硬性要求但是卻可以帶來很大好處;
8,小結:
1,泛型編程的思想可以應用於類;
2,類模板以相同的方式處理不同類型的數據;
3,類模板非常適用於編寫數據結構相關的代碼;
4,類模板在使用時只能顯示指定類型;