C 類模板的學習

2021-06-27 00:49:52 字數 3720 閱讀 8278

類模板與函式模板的定義和使用類似,我們已經進行了介紹,如果您對函式模板也感興趣,請檢視:

c++函式模板

。有時,有兩個或多個類,其功能是相同的,僅僅是資料型別不同,如下面語句宣告了乙個類:

class

compare_int

intmax()

intmin()

private

:int x,y;};

其作用是對兩個整數作比較,可以通過呼叫成員函式max和min得到兩個整數中的大者和小者。

如果想對兩個浮點數(float型)作比較,需要另外宣告乙個類:

class

compare_float

float

max(

)float

min(

)private

:float x,y;

}

顯然這基本上是重複性的工作,應該有辦法減少重複的工作。

c++在發展的後期增加了

模板(template )

的功能,提供了解決這類問題的途徑。可以宣告乙個通用的類模板,它可以有乙個或多個虛擬的型別引數,如對以上兩個類可以綜合寫出以下的類模板:

template

<

class

numtype

>

//宣告乙個模板,虛擬型別名為numtype

class

compare

//類模板名為compare

numtype

max(

)numtype

min(

)private

:numtype

x,y;};

請將此類模板和前面第乙個compare_int類作一比較,可以看到有兩處不同。

1) 宣告類模板時要增加一行

template

template意思是「模板」,是宣告類模板時必須寫的關鍵字。在template後面的尖括號內的內容為模板的參數列列,關鍵字class表示其後面的是型別引數。在本例中numtype就是乙個型別引數名。這個名宇是可以任意取的,只要是合法的識別符號即可。這裡取numtype只是表示「資料型別」的意思而已。此時,mimtype並不是乙個已存在的實際型別名,它只是乙個虛擬型別引數名。在以後將被乙個實際的型別名取代。

2) 原有的型別名int換成虛擬型別引數名numtype。

在建立類物件時,如果將實際型別指定為int型,編譯系統就會用int取代所有的numtype,如果指定為float型,就用float取代所有的numtype。這樣就能實現「一類多用」。

由於類模板包含型別引數,因此又稱為引數化的類。如果說類是物件的抽象,物件是類的例項,則類模板是類的抽象,類是類模板的例項。

利用類模板可以建立含各種資料型別的類。

那麼,在宣告了乙個類模板後,怎樣使用它呢?怎樣使它變成乙個實際的類?

先回顧一下用類來定義物件的方法:

compare_int cmp1(4,7); // compare_int是已宣告的類

其作用是建立乙個compare_int類的物件,並將實參4和7分別賦給形參a和b,作為進 行比較的兩個整數。

用類模板定義物件的方法與此相似,但是不能直接寫成

compare cmp(4,7); // compare是類模板名

compare是類模板名,而不是乙個具體的類,類模板體中的型別numtype並不是乙個實際的型別,只是乙個虛擬的型別,無法用它去定義物件。必須用實際型別名去取代虛擬的型別,具體的做法是:

compare cmp(4,7);

即在類模板名之後在尖括號內指定實際的型別名,在進行編譯時,編譯系統就用int取代類模板中的型別引數numtype,這樣就把類模板具體化了,或者說例項化了。這時compare就相當於前面介紹的compare_int類。

[例9.14] 宣告乙個類模板,利用它分別實現兩個整數、浮點數和字元的比較,求出大數和小數。

#include

using

namespace std;

template

<

class

numtype

>

//定義類模板

class

compare

numtype

max(

)numtype

min(

)private

:numtype

x,y;};

intmain()

執行結果如下:

7 is the maximum of two integers.

3 is the minimum of two integers.

93.6 is the maximum of two float numbers.

45.78 is the minimum of two float numbers.

a is the maximum of two characters.

a is the minimum of two characters.

還有乙個問題要說明: 上面列出的類模板中的成員函式是在類模板內定義的。如果改為在類模板外定義,不能用一般定義類成員函式的形式:

numtype compare::max( ) //不能這樣定義類模板中的成員函式

而應當寫成類模板的形式:

template

numtype compare::max( )

上面第一行表示是類模板,第二行左端的numtype是虛擬型別名,後面的compare 是乙個整體,是帶參的類。表示所定義的max函式是在類compare 的作用域內的。在定義物件時,使用者當然要指定實際的型別(如int),進行編譯時就會將類模板中的虛擬型別名numtype全部用實際的型別代替。這樣compare 就相當於乙個實際的類。大家可以將例9.14改寫為在類模板外定義各成員 函式。

歸納以上的介紹,可以這樣宣告和使用類模板:

1) 先寫出乙個實際的類。由於其語義明確,含義清楚,一般不會出錯。

2) 將此類中準備改變的型別名(如int要改變為float或char)改用乙個自己指定的虛擬型別名(如上例中的numtype)。

3) 在類宣告前面加入一行,格式為:

template

如:template //注意本行末尾無分號

class compare

; //類體

4) 用類模板定義物件時用以下形式:

類模板名《實際型別名》 物件名;

類模板名《實際型別名》 物件名(實參表列);

如:comparecmp;

comparecmp(3,7);

5) 如果在類模板外定義成員函式,應寫成類模板形式:

template

函式型別 類模板名《虛擬型別引數》::成員函式名(函式形參表列)

關於類模板的幾點說明:

1) 類模板的型別引數可以有乙個或多個,每個型別前面都必須加class,如:

template

class someclass

;在定義物件時分別代入實際的型別名,如:

someclassobj;

2) 和使用類一樣,使用類模板時要注意其作用域,只能在其有效作用域內用它定義物件。

3) 模板可以有層次,乙個類模板可以作為基類,派生出派生模板類。有關這方面的知識實際應用較少,本教程暫不作介紹,感興趣的同學可以自行學習。

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