【预备】阅读P314的例10.1。
#include <iostream>
using namespace std;
class Complex
{
public:
Complex( ){real=0;imag=0;}
Complex(double r,double i){real=r;imag=i;}
Complex complex_add(Complex &c2);
void display( );
private:
double real;
double imag;
};
Complex Complex::complex_add(Complex &c2)
{
Complex c;
c.real=real+c2.real;
c.imag=imag+c2.imag;
return c;
}
void Complex::display( )
{
cout<<"("<<real<<","<<imag<<"i)"<<endl;
}
int main( )
{
Complex c1(3,4),c2(5,-10),c3;
c3=c1.complex_add(c2);
cout<<"c1="; c1.display( );
cout<<"c2="; c2.display( );
cout<<"c1+c2="; c3.display( );
return 0;
}
【题目】该例实现了一个复数类，但是美中不足的是，复数类的实部和虚部都固定只能是double型的。可以通过模板类的技术手段，设计Complex，使实部和虚部的类型为定义对象时用的实际类型。
（1）要求类成员函数在类外定义。
（2）在此基础上，再实现减法、乘法和除法
你可以使用的main()函数如下。
int main( )
{ Complex<int>c1(3,4),c2(5,-10),c3;
c3=c1.complex_add(c2);
cout<<"c1+c2=";
c3.display( );
Complex<double>c4(3.1,4.4),c5(5.34,-10.21),c6;
c6=c4.complex_add(c5);
cout<<"c4+c5=";
c6.display( );
system("pause");
return 0;
}
#include <iostream>
using namespace std;
template<class T> //类声明前加模板的声明
class Complex
{
public:
Complex( ){real=0;imag=0;}
Complex(T r,T i){real=r;imag=i;} //类声明中的每一个T，将被对象定义时提供的实际类型代替
Complex complex_add(Complex &c2);
Complex complex_minus(Complex &c2);
Complex complex_multiply(Complex &c2);
Complex complex_divide(Complex &c2);
void display( );
private:
T real; //数据成员的类型，也将被对象定义时提供的实际类型代替
T imag;
};
//复数相加： (a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i.
template<class T> //每一个成员函数的定义前，必须要声明类模板
Complex<T> Complex<T>::complex_add(Complex<T> &c2) //使用了模板的类，将不再独立使用，其类名的完整表示为“类模板名<虚拟类型参数>”
{
Complex<T> c; //凡用到类名处也用“类模板名<虚拟类型参数>”形式；本题中求两个复数的和，自然要产生一个新的复数对象
c.real=real+c2.real;
c.imag=imag+c2.imag;
return c;
}
//复数相减：(a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i.
template <class T>
Complex<T> Complex<T>::complex_minus(Complex <T> &c2)
{
Complex <T> c;
c.real=real-c2.real;
c.imag=imag-c2.imag;
return c;
}
//复数相乘：(a+bi)(c+di)=(ac－bd)+(bc+ad)i.
template <class T>
Complex<T> Complex<T>::complex_multiply(Complex <T> &c2)
{
Complex <T> c;
c.real=real*c2.real-imag*c2.imag;
c.imag=imag*c2.real+real*c2.imag;
return c;
}
//复数相除：(a+bi)/(c+di)=(ac+bd)/(c^2+d^2) +(bc-ad)/(c^2+d^2)i
template <class T>
Complex<T> Complex<T>::complex_divide(Complex <T> &c2)
{
Complex <T> c;
T d=c2.real*c2.real+c2.imag*c2.imag;
c.real=(real*c2.real+imag*c2.imag)/d; //此处有危险未排除：除法溢出
c.imag=(imag*c2.real-real*c2.imag)/d;
return c;
}
template<class T>
void Complex<T>::display( )
{
cout<<"("<<real<<","<<imag<<"i)"<<endl;
}
int main( )
{
Complex<int> c1(3,4),c2(5,-10),c3; //定义对象时，用“类模板名<实际类型名>”形式
c3=c1.complex_add(c2);
cout<<"c1+c2=";
c3.display( );
Complex<double> c4(3.1,4.4),c5(5.34,-10.21),c6; //定义对象时，用“类模板名<实际类型名>”形式
c6=c4.complex_add(c5);
cout<<"c4+c5=";
c6.display( );
c6=c4.complex_minus(c5);
cout<<"c4-c5=";
c6.display( );
>c6=c4.complex_multiply(c5);
cout<<"c4*c5=";
c6.display( );
c6=c4.complex_divide(c5);
cout<<"c4/c5=";
c6.display( );
system("pause");
return 0;
}
【拓展】模板类中的友元函数
友元函数提供了一种非成员函数访问私有数据成员的途径。模板类中能不能使用友元函数呢？当然可以，从下面的解法中品味一二。
#include <iostream>
using namespace std;
template<class numtype>
class Complex
{
public:
Complex( ){real=0;imag=0;}
Complex(numtype r,numtype i){real=r;imag=i;}
Complex complex_add(const Complex &c2);
template<class numtype> friend Complex<numtype> add_complex(const Complex<numtype> &c1, const Complex<numtype> &c2); //利用了模板的外部函数要作为友元函数，注意声明方式：类声明中也必须给出模板声明
void display( );
private:
numtype real;
numtype imag;
};
template<class numtype>
Complex<numtype> Complex<numtype>::complex_add(const Complex<numtype> &c2)
{
Complex<numtype> c;
c.real=real+c2.real;
c.imag=imag+c2.imag;
return c;
}
//利用了模板的友元函数的定义
template<class numtype>
Complex<numtype> add_complex(const Complex<numtype> &c1, const Complex<numtype> &c2)
{
Complex<numtype> c;
c.real=c1.real+c2.real;
c.imag=c1.imag+c2.imag;
return c;
}
template<class numtype>
void Complex<numtype>::display( )
{
cout<<"("<<real<<","<<imag<<"i)"<<endl;
}
int main( )
{
Complex<int> c1(3,4),c2(5,-10),c3;
c3=c1.complex_add(c2);
cout<<"c1+c2=";
c3.display( );
Complex<double> c4(3.1,4.4),c5(5.34,-10.21),c6;
c6=c4.complex_add(c5);
cout<<"c4+c5=";
c6.display( );
Complex<int> c7=add_complex(c1,c2);
cout<<"c1+c2=";
c7.display( );
system("pause");
return 0;
}
【最后的一点讨论】本例中complex_add和add_complex两个函数中的参数用作为引用类型，这是对象作参数的一般处理方法；参数在函数中不允许改变，我们加上了限定词const。请体会这样处理的好处，并且在以后的工作中主动利用。