C++中类模板的概念和意义

1,在 C++ 中是否能够将泛型的思想应用于类?

1,函数模板是将泛型编程的思想应用于函数,就有了函数模板;

2,可以,常用的 C++ 标准库就是 C++ 中的标准模板库,C++ 中的 STL 就是将泛型的思想应用于一系列的函数,就得到了函数模板,当然也有很多的类模板;

3,类模板就是将泛型思想应用于 C++ 中的类而得到的新概念;

2,类模板:

1,一些类主要用于存储和组织数据元素;

1,类模板就是为了数据结构而诞生的;

2,类中数据组织的方式和数据元素的 具体类型无关;

3,如:数组类、链表类、Stack 类、Queue 类等;

1,C++ 中将模板的思想应用于类,使得类的实现不关注数据元素的具体类型,而只关注类所需实现的功能;

3,C++ 中的类模板:

1,以相同的方式处理不同的类型;

2,在类声明前使用 template 进行标识;

3,< typename T > 用于说明类中使用的泛指类型 T;

1,代码示例:

 template < typename T >
class Operator // class 表明将泛型编程应用于类
{
public:
T op(T a, T b) // T 在使用类模板定义具体对象的时候关心,其它时候不关心;
};

4,类模板的应用:

1,只能显示指定具体类型,无法自动推导;

2,使用具体类型 < Type > 定义对象;

1,代码示例:

 Operator<int> op1;
Operator<string> op2;
int i = op1.op(, );
string s = op2.op("D.T.", "Software");

4,类模板:

1,声明的泛指类型 T 可以出现在类模板的任意地方;

2,编译器对类模板的处理方式和函数模板相同;

1,从类模板通过具体类型产生不同的类;

1,编译器将类模板当做一个模子,这个模子可以产生许多实实在在的类;

2,在声明的地方对类模板代码本身进行编译;

3,在使用的地方对参数替换后的代码进行编译;

5,类模板初探编程实验:

 #include <iostream>
#include <string> using namespace std; template < typename T >
class Operator // 要是用这个类模板有一个前提条件,即当前的 Operator 类模板要操作的数据类型必须支持 +、-、*、/ 这四个运算符,这四个运算符如果要运用于自己定义的数据类型类,要重载这四个运算符;第一次编译是对类模板本身的语法进行编译;
{
public:
T add(T a, T b)
{
return a + b;
} T minus(T a, T b)
{
return a - b;
} T multiply(T a, T b)
{
return a * b;
} T divide(T a, T b)
{
return a / b;
}
}; string operator-(string& l, string& r) // 全局函数方式重载 - 操作符,编译通过;先类内部、再全局
{
return "Minus"; // 仅仅为了说明问题;
} int main()
{
Operator<int> op1; cout << op1.add(, ) << endl; // 3; Operator<string> op2; // 第二次使用类模板时进行编译,但是并不是对所有模板中的函数进行了第二次编译,是分步编译的,首先编译的是构造函数,此时用的是默认的,没有问题,这里编译通过; cout << op2.add("D.T.", "Software") << endl; // D.T.Software;这里编译器针对 add() 函数进行第二次编译;
cout << op2.minus("D.T", "Software") << endl; // 未有定义全局的重载 - 操作符的函数时,字符串相减没有定义,报错;这里报错展示出来是为了证明类模板编译也是经过了两次编译;这里编译器针对 minus() 函数进行第二次编译;定义全局的重载 - 操作符函数后,打印 Minus ; return ;
}

1,编译器对类模板第一次编译针对类模板本身代码进行编译;

2,第二次编译是使用类模板时针对每个成员函数独立编译;

6,类模板的工程应用:

1,类模板必须在头文件中定义;

2,类模板不能分开实现在不同的文件中;

3,类模板外部定义的成员函数需要加上模板 <> 声明;

1,将类模板的成员函数实现放到类模板的外部实现;

2,以上三条规则不是 C++ 和编译器的一部分,只是工程应用里习惯这样做,这样做后,代码可维护性、扩展性都会变好,因此建议遵守这三条规则;

7,模板类的工程应用编程实验:

1,头文件(名字和类名一样) Operator.h 中的内容:

 #ifndef _OPERATOR_H_  // 防止被包含两次;
#define _OPERATOR_H_ template < typename T >
class Operator
{
public:
T add(T a, T b);
T minus(T a, T b);
T multiply(T a, T b);
T divide(T a, T b);
}; template < typename T > // 加上类模板;
T Operator<T>::add(T a, T b) // add() 是 Operator 类模板的;
{
return a + b;
} template < typename T >
T Operator<T>::minus(T a, T b)
{
return a - b;
} template < typename T >
T Operator<T>::multiply(T a, T b)
{
return a * b;
} template < typename T >
T Operator<T>::divide(T a, T b)
{
return a / b;
} #endif

 2,头文件的应用;

 #include <iostream>
#include <string>
#include "Operator.h" using namespace std; int main()
{
Operator<int> op1; cout << op1.add(, ) << endl; // 3;
cout << op1.multiply(, ) << endl; // 20;
cout << op1.minus(, ) << endl; // -1;
cout << op1.divide(, ) << endl; // 2; return ;
}

  1,三条规则不是硬性要求但是却可以带来很大好处;

8,小结:

1,泛型编程的思想可以应用于类;

2,类模板以相同的方式处理不同类型的数据;

3,类模板非常适用于编写数据结构相关的代码;

4,类模板在使用时只能显示指定类型;

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