C++中的函数模板
我们在定义函数时,可以通过定义函数模板,来简化一些功能相同而数据类型不同的函数的定义和调用过程。
对于类的声明来说,也有同样的问题。有时,有两个或多个类,其功能是相同的,仅仅是数据类型不同,如下面语句声明了一个类:
- 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;
- };
其作用是对两个整数作比较,可以通过调用函数成员max和min得到两个整数中的大者和小者。
如果想对两个浮点数(float型)做比较,另外在声明一个类:
- 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;
- };
显然这基本上是重复性的工作,应该有办法减少重复型的工作。C++中的类模板就是为了这类问题而增加的。
可以声明一个通用的类模板,它可以有一个或者多个虚函数的类型参数,
- 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;
- };
将此类模板和前面第一个Compare_int类作比较,可以看到有两处不同:
(1)
声明类模板时要增加一行,template<class 类型参数名>
template的意思是“模板”,是声明类模板时必须写的关键字。在template后面的尖括号内的内容是模板的参数表列,关键字class表示其后面的是类型参数。本例中,T就是一个类型参数名,这个名字是任意取的,只要是合法的标识符即可。
T并不是一个已存在的实际类型名,它只是一个虚拟类型参数名,在以后将被一个实际的类型名取代。
(2)
原有的类型名int换成虚拟类型参数名T。在建立类对象时,如果将实际类型指定为int型,编译系统就会用int取代所有的T,如果指定为float型,就用float取代所有的T。这样就能实现“一类多用”。
由于类模板包含类型参数,因此又称为参数化的类。如果说类是对象的抽象,对象是类的实例,则类模板时类的抽象,类是类模板的实例。利用类模板可以建立含各种数据类型的类。
那么,我们声明了一个类模板后,怎样使用它呢?
用类定义对象的一般方法:
Compare_int cmp1(4,7); //Compare_int是已声明的类
其作用是建立一个Compare_int类的对象cmp1,将实参4和7分别赋给形参a和b,作为进行比较的两个整数。
用类模板定义对象的方法与此类似,但是不能直接写成
Compare cmp(4,7); //Compare是类模板名
Compare是类模板名,而不是一个具体的类,类模板体中的类型T并不是一个实际的类型,只是一个虚拟的类型,无法用它去定义对象。必须用实际类型名去取代虚拟的类型,具体做法是:
Compare <int> cmp1(4,7);
即在类模板名之后在尖括号内指定实际的类型名,在进行编译时,编译系统就用int取代类模板中的类型参数T,这样就把类模板具体化了,或者说实例化了。
这时Compare <int>就相当于前面介绍的Compare_int类。
====================示例代码1.1====================
声明一个类模板,利用它分别实现两个整数、浮点数、和字符的比较,求出大数和小数
- #include<iostream>
- using namespace std;
- template<class T> //声明一个类模板,虚拟类型名为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); //定义对象cmp1,用于两个整数的比较
- cout<<"Max : "<<cmp1.max()<<endl;
- cout<<"Min : "<<cmp1.min()<<endl<<endl;
- Compare <float> cmp2(45.89,88.76);//定义对象cmp2,用于两个浮点数的比较
- cout<<"Max : "<<cmp2.max()<<endl;
- cout<<"Min : "<<cmp2.min()<<endl;
- Compare <char> cmp3('a','A'); //定义对象cmp3,用于两个字符的比较
- cout<<"Max : "<<cmp3.max()<<endl;
- cout<<"Min : "<<cmp3.min()<<endl;
- return 0;
- }
运行结果:
还有一个问题要说明:上面列出的类模板中的成员函数是在类模板内定义的。
如果改为在类模板外定义,不能用一般定义类成员函数的形式:
T compare::max(){....} //不能这样定义类模板中的成员函数
而应当写成类模板的形式:
- template<class T>
- T Compare <T> ::max()
- {
- return(x>y)?x:y;
- }
第一行声明类模板,第二行左端的T是虚拟类型名,后面的Compare<T>是一个整体,是带参数的类。表示所定义的 max函数是在类Compare<T>的作用域内的。
在定义对象时,用户当然要指定实际的类型(图int),进行编译时就会将类模板中的虚拟类型名T全部用实际的类型代替。这样Compare<T>就相当于一个实际的类。
归纳一下使用时要注意的问题:
(1)在类声明前面加入一行,格式为
template<class 虚拟类型参数>
如:
- template<class T> //注意本行末尾没有分号
- class Compare
- {
- ……
- }
(2)用类模板定义对象时用以下形式:
类模板名 <实际类型名> 对象名;
类模板名 <实际类型名> 对象名(实参列表);
如:
- Compare <float> cmp2(45.89,88.76);//定义对象cmp2,用于两个浮点数的比较
(3)如果在类模板外定义成员函数,应写成类模板形式:
template <class 虚拟类型参数>
函数类型 类模板名 <虚拟类型参数>::成员函数名(函数形参表列){……}
(4)类模板的类型参数可以有一个或者多个,每个类型前面都必须加class,如:
- template <class T1,class T2>
- class someclass
- {……};
在定义对象时,分别带入实际的类型名,如
- someclass<int,double> obj;
(5)和使用类一样,使用类模板时要注意其作用域,只能在其有效作用域内用它定义对象。
如果类模板是在A文件开头定义的,则A文件范围内为有效作用域,可以在其中的任何地方使用类模板,但不能在B文件中使用类模板定义对象。
(6)模板可以有层次,一个类模板可以作为基类,派生出派生类。
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