C++類模板

一、類模板

1、作用

建立一個通用類，類中的成員 數據類型可以不具體制定，用一個虛擬的類型來代表。

2、語法

template<typename T> 類

template --- 聲明創建模板

typename --- 表面其后面的符號是一種數據類型，可以用class代替

T --- 通用的數據類型，名稱可以替換，通常為大寫字母

 

二、類模板和函數模板的區別

1、 類模板沒有自動類型推導的使用方式

2、 類模板在模板參數列表中可以有默認參數

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std; const int maxn = 1e5 + 5; //類模板
template <class NameType=string, class AgeType = int>
class Person { public: Person(NameType name, AgeType age) { this->mName = name; this->mAge = age; } void showPerson() { cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl; } public: NameType mName; AgeType mAge; }; //1、類模板沒有自動類型推導的使用方式
void test01() { // Person p("孫悟空", 1000); // 錯誤 類模板使用時候，不可以用自動類型推導
    Person<string, int> p("孫悟空", 1000); //必須使用顯示指定類型的方式，使用類模板
 p.showPerson(); } //2、類模板在模板參數列表中可以有默認參數
void test02() { Person<> p("豬八戒", 999); //類模板中的模板參數列表 可以指定默認參數
 p.showPerson(); } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; }

三、類模板中成員函數創建時機

類模板中成員函數和普通類中成員函數創建時機是有區別的：

1、普通類中的成員函數一開始就可以創建

2、類模板中的成員函數在調用時才創建

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std; const int maxn = 1e5 + 5; class Person1 { public: void showPerson1() { cout << "Person1 show" << endl; } }; class Person2 { public: void showPerson2() { cout << "Person2 show" << endl; } }; template <class T>
class MyClass { public: T obj; //類模板中的成員函數，並不是一開始就創建的，而是在模板調用時再生成
    void fun1() { obj.showPerson1(); } void fun2() { obj.showPerson2(); } }; void test01() { MyClass<Person1> m; m.fun1(); //m.fun2();//編譯會出錯，說明函數調用才會去創建成員函數
} int main() { test01(); system("pause"); return 0; }

四、類模板對象做函數參數

一共有三種傳入方式：

1. 指定傳入的類型 --- 直接顯示對象的數據類型

2. 參數模板化 --- 將對象中的參數變為模板進行傳遞

3. 整個類模板化 --- 將這個對象類型 模板化進行傳遞

一般使用第一種方式，因為比較簡易

template <class NameType, class AgeType = int>
class Person { public: Person(NameType name, AgeType age) { this->mName = name; this->mAge = age; } void showPerson() { cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl; } public: NameType mName; AgeType mAge; }; //1、指定傳入的類型
void printPerson1(Person<string, int> &p) { p.showPerson(); }

其他兩種：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int maxn = 1e5 + 5;
//類模板
template <class NameType, class AgeType = int>
class Person
{
public:
    Person(NameType name, AgeType age)
    {
        this->mName = name;
        this->mAge = age;
    }
    void showPerson()
    {
        cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
    }

public:
    NameType mName;
    AgeType mAge;
};
//1、指定傳入的類型
void printPerson1(Person<string, int> &p)
{
    p.showPerson();
}
void test01()
{
    Person<string, int> p("孫悟空", 100);
    printPerson1(p);
}
//2、參數模板化
template <class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> &p)
{
    p.showPerson();
    cout << "T1的類型為： " << typeid(T1).name() << endl;
    cout << "T2的類型為： " << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{
    Person<string, int> p("豬八戒", 90);
    printPerson2(p);
}
//3、整個類模板化
template <class T>
void printPerson3(T &p)
{
    cout << "T的類型為： " << typeid(T).name() << endl;
    p.showPerson();
}
void test03()
{
    Person<string, int> p("唐僧", 30);
    printPerson3(p);
}
int main()
{
    test01();
    test02();
    test03();
    system("pause");
    return 0;
}

 

五、類模板與繼承

當類模板碰到繼承時，需要注意一下幾點：

1、當子類繼承的父類是一個類模板時，子類在聲明的時候，要指定出父類中T的類型

2、如果不指定，編譯器無法給子類分配內存

3、如果想靈活指定出父類中T的類型，子類也需變為類模板

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std; const int maxn = 1e5 + 5; template <class T>
class Base { T m; }; //class Son:public Base //錯誤，c++編譯需要給子類分配內存，必須知道父類中T的類型才可以向下繼承
class Son : public Base<int> //必須指定一個類型
{ }; void test01() { Son c; } //類模板繼承類模板 ,可以用T2指定父類中的T類型
template <class T1, class T2>
class Son2 : public Base<T2> { public: Son2() { cout << typeid(T1).name() << endl; cout << typeid(T2).name() << endl; } }; void test02() { Son2<int, char> child1; } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; }

六、類模板成員函數類外實現

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std; const int maxn = 1e5 + 5; //類模板中成員函數類外實現
template <class T1, class T2>
class Person { public: //成員函數類內聲明
 Person(T1 name, T2 age); void showPerson(); public: T1 m_Name; T2 m_Age; }; //構造函數 類外實現
template <class T1, class T2> Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) { this->m_Name = name; this->m_Age = age; } //成員函數 類外實現
template <class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() { cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年齡:" << this->m_Age << endl; } void test01() { Person<string, int> p("Tom", 20); p.showPerson(); } int main() { test01(); system("pause"); return 0; }

七、類模板分文件編寫

問題：類模板中成員函數創建時機是在調用階段，導致分文件編寫時鏈接不到

解決：

1、直接包含.cpp源文件

2、將聲明和實現寫到同一個文件中，並更改后綴名為.hpp，hpp是約定的名稱，並不是強制

person.hpp

#pragma once #include <iostream>
using namespace std; #include <string> template <class T1, class T2>
class Person { public: Person(T1 name, T2 age); void showPerson(); public: T1 m_Name; T2 m_Age; }; //構造函數 類外實現
template <class T1, class T2> Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) { this->m_Name = name; this->m_Age = age; } //成員函數 類外實現
template <class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() { cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年齡:" << this->m_Age << endl; }

類模板分文件編寫.cpp中代碼

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std; #include "person.cpp" //解決方式1，包含cpp源文件 //解決方式2，將聲明和實現寫到一起，文件后綴名改為.hpp
#include "person.hpp"
void test01() { Person<string, int> p("Tom", 10); p.showPerson(); } int main() { test01(); system("pause"); return 0; }

八、類模板與友元

1、全局函數類內實現 - 直接在類內聲明友元即可（這個實現起來簡單）

2、全局函數類外實現 - 需要提前讓編譯器知道全局函數的存在

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std; //2、全局函數配合友元 類外實現 - 先做函數模板聲明，下方在做函數模板定義，在做友元
template <class T1, class T2>
class Person; //如果聲明了函數模板，可以將實現寫到后面，否則需要將實現體寫到類的前面讓編譯器提前看到 //template<class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2> & p);
template <class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> &p) { cout << "類外實現 ---- 姓名： " << p.m_Name << " 年齡：" << p.m_Age << endl; } template <class T1, class T2>
class Person { //1、全局函數配合友元 類內實現
    friend void printPerson(Person<T1, T2> &p) { cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年齡：" << p.m_Age << endl; } //全局函數配合友元 類外實現
    friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> &p); public: Person(T1 name, T2 age) { this->m_Name = name; this->m_Age = age; } private: T1 m_Name; T2 m_Age; }; //1、全局函數在類內實現
void test01() { Person<string, int> p("Tom", 20); printPerson(p); } //2、全局函數在類外實現
void test02() { Person<string, int> p("Jerry", 30); printPerson2(p); } int main() { //test01();
 test02(); system("pause"); return 0; }