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c++提高阶段 第一章 1.3 类模板

code • 2022-4-25 • C • 阅读 140

c++提高阶段 第一章 1.3 类模板,第1张

1.3 类模板

 

1.3.1 类模板语法

类模板作用：

  • 建立一个通用类，类中的成员 数据类型可以不具体指定，用一个虚拟的类型来代表

语法:

template
类

解释：

template ··· 声明创建模板

typename ··· 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T ··· 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

示例:

#include 
using namespace  std;
#include 
​
//类模板
template
​
class Person
​
{
public:
    Person(NameType name, AgeType age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
    void showPerson()
    {
        cout << "name:" << this->m_Name << ",年龄:" << this->m_Age << endl;
    }
    NameType m_Name;
    AgeType m_Age;
};
​
void test01()
{
    Person p1("孙悟空",190);
    p1.showPerson();
}
​
int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

运行效果如图

总结：类模板与函数模板语法相似，在声明模板template后面加类 ， 此类称为类模板

1.3.2 类模板与函数模板区别

类模板与函数模板区别主要有两点：

  1. 类模板没有自动类型推导的使用方式

  2. 类模板在模板参数列表中可以有默认参数

示例：

#include 
using namespace std;
#include 
//类模板与函数模板区别
//template //可以 
template 
class Person
{
public:
    Person(NameType name, AgeType age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
​
    void showPerson()
    {
        cout << "姓名：" << this->m_Name<< "年龄" << this->m_Age << endl;
    }
    NameType m_Name;
    AgeType m_Age;
};
​
//1、类模板没有自动类型推导使用方式
void test01()
{
    //Person p("孙悟空"，1000);错误，无法用自动类型推导
    Personp("孙悟空",1000);//正确，只能用显示指定类型
    p.showPerson();
}
//2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02()
{
    Personp("猪八戒", 999);
    p.showPerson();
}
int main()
{
    //test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果如图：

总结：

  • 类模板使用只能用显示指定类型方式

  • 类模板中的模板参数列表可以有默认参数

1.3.3 类模板中成员函数创建时机

类模板中成员函数和普通类成员函数创建时机是有区别的：

  • 普通类中的成员函数一开始就可以创建

  • 类模板中的成员函数在调用时才创建

示例：

#include
using namespace std;
​
//类模板中成员函数创建时机
//类模板中成员函数在调用时才去创建
class Person1
{
public:
    void showPerson1()
    {
        cout << "Person1 show" << endl;
​
    }
};
​
​
class Person2
{
public:
    void showPerson2()
    {
        cout << "Person2 show" << endl;
​
    }
};
​
template
class MyClass
{
public:
    T obj;
    //类模板中的成员函数
    void func1()
    {
        obj.showPerson1();
​
   }
    void func2()
    {
        obj.showPerson2();
​
    }
​
};
​
void test01()
{
    MyClassm;
    //m.func1();//编译会出错，说明函数调用才会创建成员函数
    m.func2();
}
​
int main()
{
​
    test01();
​
    system("pause");
    return 0;
}

运行效果如图

总结：类模板中的成员并不是一开始就创建的，在调用是才去创建

1.3.4 类模板对象的函数参数

学习目标：

  • 类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

一共有三种传入方式

  1. 指定传入类型 ···直接显示对象的数据类型

  2. 参数模板化 ···将对象中的参数变为模板进行传递

  3. 整个类模板化 ···将这个对象类型模板化进行传递

示例：

#include
using namespace std;
#include 
//类模板对象做函数参数
​
​
template 
class Person
{
public:
    Person(T1 name, T2 age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
​
    void showPerson()
    {
        cout << "姓名" << this->m_Name << " ,年龄" << this->m_Age << endl;
    }
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
​
};
//1、指定传入类型//最常用
void printPerson1(Person&p)
{
    p.showPerson();
}
void test01()
{
    Personp("孙悟空",100);
    printPerson1(p);
}
​
//2、参数模板化
template
void printPerson2(Person&p)
{
    p.showPerson();
    cout << "T1的数据类型为" << typeid(T1).name() << endl;
    cout << "T2的数据类型为" << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{
    Personp("猪不戒", 90);
    printPerson2(p);
}
​
//3、整个类模板化
template 
void printPerson3(T &p)
{
    p.showPerson();
    cout << "T的数据类型为" << typeid(T).name() << endl;
}
void test03()
{
    Personp("唐僧", 30);
    printPerson3(p);
}
​
int main()
{
    test01();
    test02();
​
    test03();
    system("pause");
    return 0;
}

运行效果如图：

总结：

  • 通过类模板创建的对象，可以有三种方向函数重进行传参

  • 使用比较广泛是第一种，指定传入的类型

1.3.5 类模板与继承

当类模板平壤到继承时，需要注意以下几点

  • 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要制定出父类中T的类型

  • 如果不指定，编译器无法给子类分配内存

  • 如果想灵活指定出父类中的类型，子类也需变为类模板

示例：

#include 
using namespace std;
​
//类模板与继承
template
class Base
{
    T m;
};
​
//class Son :public Base //错误，必须要知道父类中的T类型，才能继承给子类
​
class Son:public Base
{
   
};
​
void test01()
{
    Son s1;
}
​
//如果想灵活指定父类中T类型，子类也需要变为类模板
template 
class Son2 :public Base
{
public:
    Son2()
    {
        cout << "T1的类型为：" << typeid(T1).name() << endl;
        cout << "T2的类型为：" << typeid(T2).name() << endl;
    
    }
    T1 obj;
};
​
void test02()
{
    Son2S2;
}
int main()
{
​
​
​
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果如图：

总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型

1.3.6 类模板成员函数类外实现

学习目标：能够掌握类模板中的成员函数类外实现

示例：

#include
using namespace std;
#include
//类模板成员函数类外实现
template 
class Person
{
public:
    Person(T1 name, T2 age);
//  {
//      this->m_Name = name;
//      this->m_Age = age;
//  }
    void showPerson();
//  {
//      cout << "姓名" << this->m_Name << " ,年龄" << this->m_Age << endl;
//  }
​
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};
​
//构造函数的内外实现
template
Person::Person(T1 name, T2 age)
{
    this->m_Name = name;
    this->m_Age = age;
}
​
//成员函数的类外实现
template
void Person::showPerson()
{       
    cout << "姓名" << this->m_Name << " ,年龄" << this->m_Age << endl;  
}
void test01()
{
    PersonP("Tom", 20);
    P.showPerson();
}
​
int main()
{
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

运行截图

总结：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表

1.3.7 类模板份文件编写

学习目标

  • 掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式

问题：

  • 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到

解决:

  • 解决方式1：直接包含.cpp文件

  • 解决方式2：将声明和实现写道同一个文件中，并更改后缀名为.hpp,hpp是约定的名称，并不是强制

示例：

person.hpp中代码：

#pragma  once
#include
using namespace std;
​
#include 
//类模板分文件编写问题以及解决
template 
class Person
{
public:
    //构造函数
    Person(T1 name, T2 age);
​
    void showPerson();
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};
​
template
Person::Person(T1 name, T2 age)
{
    this->m_Age = age;
    this->m_Name = name;
}
​
template
void Person::showPerson()
{
    cout << "姓名：" << this->m_Name << "年龄" << this->m_Age << endl;
}

类模板分文件编写.cpp中代码

#include 
using namespace std;
//第一种解决方式，直接包含源文件
//#include "Person.cpp"
​
//第二种解决方式，将.h和.cpp中的内容写到一起，将后缀名改为.hpp文件
#include "Person.hpp"
​
// #include 
// //类模板分文件编写问题以及解决
// template 
// class Person
// {
// public:
//  //构造函数
//  Person(T1 name, T2 age);
// 
//  void showPerson();
//  T1 m_Name;
//  T2 m_Age;
// };
// template
// Person::Person(T1 name, T2 age)
// {
//  this->m_Age = age;
//  this->m_Name = name;
// }
// 
// template
// void Person::showPerson()
// {
//  cout << "姓名：" << this->m_Name << "年龄" << this->m_Age << endl;
// }
void test01()
{
    Personp("Tom", 17);
    p.showPerson();
}
int main()
{
​
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果如图

总结:主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp

1.3.8 类模板与友元

学习目标：

  • 掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现

全局函数类内实现--直接在类内声明友元即可

全局函数类外实现--需要提前让编译器知道全局函数的存在

示例：

#include 
using namespace  std;
#include 
//通过全局函数 打印Person信息
​
//提前让编译器知道Person类存在
template
class Person;
​
//类外实现
template
void printPerson2(Personp)
{
    cout << "类外实现：---姓名" << p.m_Name << " ,年龄" << p.m_Age << endl;
}
​
​
​
template 
class Person
{
​
    //全局函数 类内实现
    friend void printPerson(Personp)
    {
        cout << "姓名" << p.m_Name << " ,年龄" << p.m_Age << endl;
    }
    //全局函数类外实现
    //加空模板的参数列表
    //如果全局函数 是类外实现，需要让编译器提前知道这个函数的存在
    friend void printPerson2<>(Personp);
​
public:
    Person(T1 name, T2 age)
    {
        this->m_Age = age;
        this->m_Name = name;
    }
private:
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};
​
​
//1、全局函数在类内实现
void test01()
{
    Personp("tom", 18);
    printPerson(p);
}
//全局函数在类外实现
void test02()
{
    Personp("jetty", 18);
    printPerson2(p);
}
int main()
{
    //test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

运行效果：

总结：建议全局函数做雷内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别。

1.3.9 类模板案例

案例描述：实现一个通用的数组类，要求如下：

  • 可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储

  • 将数组中的数据存储到堆区

  • 构造函数中可以传入数组的容量

  • 提供对应的拷贝构造函数以及operator = 防止浅拷贝问题

  • 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除

  • 可以通过下标的方式访问数组中的元素

  • 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

示例：

myArray.h中的代码

//自己的通用的数组类
#pragma  once
#include 
using namespace std;
​
template 
class MyArray
{
public:
    //有参构造 参数 容量
    MyArray(int capacity)
    {
        //cout << "Myarray有参构造调用" << endl;
        this->m_Capacity = capacity;
        this->m_Size = 0;
        this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
    }
    //拷贝构造
    MyArray(const MyArray & arr)
    {
        //cout << "Myarray拷贝构造调用" << endl;
        this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
        this->m_Size = arr.m_Size;
        //this->pAddress = arr.pAddress;//浅拷贝
​
​
        //深拷贝
        this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
​
        //将arr中的数据拷贝都过来
        for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
        {
            //如果T为对象，而且还包含指针，必需要重载 =  *** 作符 ，因为这个等号不是构造，而是赋值
            //普通类可以直接 = 但是指针类型需要深拷贝
            this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
        }
​
    }
​
    //重载 =  *** 作符 operator= 防止浅拷贝问题
    MyArray& operator=(const MyArray &myarray)
    {
        //cout << "Myarray的operator=调用" << endl;
        //先判断原来堆区是否有数据，如果有先释放
        if (this->pAddress!=NULL)
        {
        
        delete[]this->pAddress;
        this->pAddress = NULL;
        this->m_Capacity = 0;
        this->m_Size = 0;
        }
        //深拷贝
        this->m_Capacity = myarray.m_Capacity;
        this->m_Size = myarray.m_Size;
        this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
        for (int i=0 ;im_Size;i++)
        {
            this->pAddress[i] = myarray[i];
        }
        return *this;
    }
    //尾插法
    void Push_Back(const T&val)
    {
        //判断容量是否等于大小
        if (this->m_Capacity == this->m_Size)
        {
            return;
        }
        this->pAddress[this->m_Size] = val;//在数组末尾插入数据
        this->m_Size++;//更新数组大小
    }
​
    //尾删法
    void Pop_Back()
    {
        //让用户访问不到最后一个元素，即为尾删，逻辑删除
        if (this->m_Size == 0)
        {
            return;
​
        }
        this->m_Size--;
    }
​
    //通过下标方式访问数组中的元素
    //重载[]  *** 作符 arr[0]
    T & operator[](int index)
    {
        return this->pAddress[index];//不用考虑越界，用户自己处理
    }
​
​
    //返回数组容量
    int getCapacity()
    {
        return this->m_Capacity;
    }
​
    //返回数组大小
    int getSize()
    {
        return this->m_Size;
    }
​
    //析构函数
    ~MyArray()
    {
        
        if (this->pAddress != NULL)
        {
            //cout << "Myarray析构函数调用" << endl;
            delete[] this->pAddress;
            this->pAddress = NULL;
            this->m_Capacity = 0;
            this->m_Size = 0;
        }
    }
private:
    T * pAddress;//指针指向堆区开辟的真实数组
​
    int m_Capacity;//数组容量
​
    int m_Size;//数组大小
};
​

类模板案例一数组类组装封装.cpp中

#include 
using namespace std;
#include "MyArray.hpp"
#include 
​
​
void printIntArray(MyArray&arr)
{
    for (int i=0;iarr1(5);
    for(int i=0;i<5;i++)
    {
        //利用尾插法向数组中插入数据
        arr1.Push_Back(i);
    }
    cout << "arr1的打印输出为" << endl;
​
    printIntArray(arr1);
    cout << "arr1的容量为" << arr1.getCapacity() << endl;
    cout << "arr1的大小为：" << arr1.getSize() << endl;
​
    MyArrayarr2(arr1);
    cout << "arr2的打印输出为" << endl;
    printIntArray(arr2);
    //尾删
    arr2.Pop_Back();
    cout << "arr2尾删后：" << endl;
    cout << "arr2的容量为：" << arr2.getCapacity() << endl;
    cout << "arr2的大小为：" << arr2.getSize() << endl;
//  MyArrayarr3(100);
//  arr3 = arr1;
}
​
//测试自定义数据类型
class Person
{
public:
    Person(){}
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
        
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};
​
void printPersonArray(MyArray& arr)
{
    for (int i=0;i arr(10);
    Person p1("孙悟空",999);
    Person p2("孙策",28);
    Person p3("虞姬",18);
    Person p4("鲁班",5);
    Person p5("典韦",10);
    //将数据插入到数组中
    arr.Push_Back(p1);
    arr.Push_Back(p2);
    arr.Push_Back(p3);
    arr.Push_Back(p4);
    arr.Push_Back(p5);
​
    //打印数组
    printPersonArray(arr);
​
    //输出容量
    cout << "arr的容量为" << arr.getCapacity() << endl;
    //输出大小
    cout << "arr的大小为：" << arr.getSize() << endl;
​
}
​
int main()
{
​
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

测试结果图

总结：

能够利用所学知识点实现通用的数组。

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原文地址: http://outofmemory.cn/langs/718037.html

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