- 函数模板定义的一般形式如下:
template <typename 类型参数1, typename 类型参数2,...> 返回值类型 函数名(形参列表){
// 在函数体中可以使用累成参数
}
- typename: 一个关键字，用来声明具体的类型参数。typename关键字也可以使用class关键字替代，它们没有任何区别。C++早期对模板的支持并不严谨，没有引入新的关键字，而是用 class来指明类型参数，但是class关键字本来已经用在类的定义中了，这样做显得不太友好，所以后来C++又引入了一个新的关键字 typename，专门用来定义类型参数。不过至今仍然有很多代码在使用class关键字，包括C++标准库、一些开源程序等。
- template: 是定义函数模板的关键字，后面紧跟尖括号<>
- 类型参数(也可以说是虚拟的类型，或者说是类型占位符): 模板头中包含的类型参数可以用在函数定义的各个位置，包括返回值、形参列表和函数体。类型参数的命名规则跟其他标识符的命名规则一样，不过使用T、T1、T2、Type等已经成为了一种惯例。
- template<typename T>: 模板头
- 函数模板实例1如下:
#include <iostream>
using namespace std;
// 函数模板
template<typename T> void Swap(T &a, T &b){ // 此处的tyname关键字可以改成class！
T temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main(){
// int类型变量交换
int n1 = 200, n2 = 100;
Swap(n1, n2);
cout << "n1 = " << n1 << ", n2 = " << n2 << endl;
// float类型变量交换
float f1 = 3.14, f2 = 5.99;
Swap(f1, f2);
cout << "f1 = " << f1 << ", f2 = " << f2 << endl;
return 0;
}
- 函数模板实例2如下：
#include <iostream>
using namespace std;
// 函数模板的声明
template<class T> T max(T a, T b, T c);
int main(){
// 求三个整数的最大值
int i1, i2, i3, i_max;
cout << "请依次输入三个整数: \n";
cin >> i1 >> i2 >> i3;
i_max = max(i1, i2, i3);
cout << "i_max = " << i_max << endl;
cout << "----------------------------------------------\n";
// 求三个浮点数的最大值
double d1, d2, d3, d_max;
cout << "请依次输入三个浮点数: \n";
cin >> d1 >> d2 >> d3;
d_max = max(d1, d2, d3);
cout << "d_max = " << d_max << endl;
cout << "----------------------------------------------\n";
return 0;
}
// 定义函数模板
template<class T> // 模板头，不能有分号
T max(T a, T b, T c){ // 函数头
T max_num = a;
if( b > max_num)
max_num = b;
if(c > max_num)
max_num = c;
return max_num;
}
- 函数模板实例3如下：
#include <iostream>
#include "string"
using namespace std;
// 函数模板实例3
template<class T> inline T const& Max(T const &a, T const &b){
return a < b ? b:a;
}
int main(){
int i = 20, j = 30;
cout << "Max(i, j) = " << Max(i, j) << endl;
double db1 = 23.4, db2 = 44.9;
cout << "Max(db1, db2) = " << Max(db1, db2) << endl;
string s1 = "hello", s2 = "world";
cout << "Max(s1, s2) = " << Max(s1, s2) << endl;
return 0;
}
- C++除了支持函数模板，还支持类模板（Class Template）。函数模板中定义的类型参数可以用在函数声明和函数定义中，类模板中定义的类型参数可以用在类声明和类实现中,类模板的目的同样是将数据的类型参数化。一但声明了类模板，就可以将类型参数用于类的成员函数和成员变量了。换句话说，原来使用int、float、char等内置类型的地方，都可以用类型参数来代替。
- 声明类模板的语法为:
template <typename 类型参数1, typename 类型参数2,...> class 类名{
//TODO;
}
- 类模板中类的声明如下：
template<typename T1, typename T2> // 这里不能有分号！！！
class Point{
public:
Point(T1 x, T2 y): m_x(x), m_y(y){
cout << "构造函数\n";
}
public:
T1 getX() const; // 常函数
void setX(T1 x);
T2 getY() const;
void setY(T2 y);
private:
T1 m_x;
T2 m_y;
};
- 上面的代码仅仅是类的声明，我们还需要在类外定义成员函数。在类外定义成员函数时仍然需要带上模板头，格式为：
template<typename 类型参数1, typename 类型参数2,...> 返回值类型 类名<类型参数1, 类型参数2,...>::函数名(形参列表){
TODO;
}
- 类模板中的成员函数定义如下:
// 类外成员函数的定义
template<typename T1, typename T2> // 模板头
T1 Point<T1, T2>::getX() const{ // 函数头
return m_x;
}
template<typename T1, typename T2>
void Point<T1, T2>::setX(T1 x){
m_x = x;
}
template<typename T1, typename T2>
T2 Point<T1, T2>::getY() const{
return m_y;
}
template<typename T1, typename T2>
void Point<T1, T2>::setY(T2 y){
m_y = y;
}
- 仔细观察代码，除了 template 关键字后面要指明类型参数，类名Point后面也要带上类型参数，只是不加typename关键字了。另外需要注意的是，在类外定义成员函数时，template后面的类型参数要和类声明时的一致。
- 上面的两段代码完成了类的定义，接下来就可以使用该类创建对象了。使用类模板创建对象时，需要指明具体的数据类型。请看下面的代码：
Point<int, int> p1(10, 20);
Point<int, float> p2(10, 5.5);
Point<float, char*> p3(4.3, "hello");
- 与函数模板不同的是，类模板在实例化时必须显式地指明数据类型，编译器不能根据给定的数据推演出数据类型。
- 除了对象变量，我们也可以使用对象指针的方式来实例化：
Point<float, float> *p1 = new Point<float, float>(10.6, 90.3);
Point<char*, char*> *p2 = new Point<char*, char*>("hello", "world");
- 需要注意的是，赋值号两边都要指明具体的数据类型，且要保持一致。下面的写法是错误的：
// 赋值号两边的数据类型不一致
Point<float, float> *p = new Point<float, int>(10.6, 109);
// 赋值号右边没有指明数据类型
Point<float, float> *p = new Point(10.6, 109);
- 综合实例1如下:
#include <iostream>
using namespace std;
template<class T1, class T2> //这里不能有分号
class Point{
public:
Point(T1 x, T2 y): m_x(x), m_y(y){ }
public:
T1 getX() const; //获取x坐标
void setX(T1 x); //设置x坐标
T2 getY() const; //获取y坐标
void setY(T2 y); //设置y坐标
private:
T1 m_x; //x坐标
T2 m_y; //y坐标
};
template<class T1, class T2> //模板头
T1 Point<T1, T2>::getX() const /*函数头*/ {
return m_x;
}
template<class T1, class T2>
void Point<T1, T2>::setX(T1 x){
m_x = x;
}
template<class T1, class T2>
T2 Point<T1, T2>::getY() const{
return m_y;
}
template<class T1, class T2>
void Point<T1, T2>::setY(T2 y){
m_y = y;
}
int main(){
Point<int, int> p1(10, 20);
cout<<"x="<<p1.getX()<<", y="<<p1.getY()<<endl;
Point<int, char*> p2(10, "东经180度");
cout<<"x="<<p2.getX()<<", y="<<p2.getY()<<endl;
Point<char*, char*> *p3 = new Point<char*, char*>("东经180度", "北纬210度");
cout<<"x="<<p3->getX()<<", y="<<p3->getY()<<endl;
return 0;
}
- 类模板综合实例2如下：
template <class T>
class CArray
{
private:
int size; // 数组的大小
T *ptr; // 指向动态数组的指针
public:
CArray(int s = 0); // 构造函数
CArray(CArray &a); // 拷贝构造函数
~CArray(); // 析构函数
void push_back(const T &v); //用于在数组的尾部添加一个元素
CArray &operator=(const CArray &a); // 运算符重载，用于数组对象间的重载
// 注意下面的两个函数已经定义过了
T length()
{
return size;
}
T &operator[](int i)
{
return ptr[i]; // 用以支持根据下标访问数组元素
}
};
// 类成员函数的定义
template <class T>
CArray<T>::CArray(int s) : size(s)
{
if (s == 0)
ptr = NULL;
else
ptr = new T[s];
}
template <class T>
CArray<T>::CArray(CArray &a)
{
if (!a.ptr)
{
ptr = NULL;
size = 0;
return;
}
ptr = new T[a.size];
memcpy(ptr, a, ptr, sizeof(T) * a.size);
size = a.size;
}
template<class T>
CArray<T>::~CArray(){
if(ptr)
delete [] ptr;
}
template <class T>
CArray<T> &CArray<T>::operator=(const CArray &a)
{
if (this == &a) //防止a=a这样的赋值导致出错, 赋值号的作用是使"="左边对象里存放的数组，大小和内容都和右边的对象一样
return *this;
if (a.ptr == NULL)
{ // 如果a里面的数组是空的
if (ptr)
delete[] ptr;
ptr = NULL;
size = 0;
return *this;
}
if (size < a.size)
{ // 如果原有空间够大，就不用分配新的空间
if (ptr)
delete[] ptr;
ptr = new T[a.size];
}
memcpy(ptr, a.ptr, sizeof(T) * a.size);
return *this;
}
template <class T>
void CArray<T>::push_back(const T &v)
{ //在数组尾部添加一个元素
if (ptr)
{
T *tmpPtr = new T[size + 1]; // 重新分配空间
memcpy(tmpPtr, ptr, sizeof(T) * size); // 拷贝原数组内容
delete[] ptr;
ptr = tmpPtr;
}
else // 数组本来是空的
ptr = new T[1];
ptr[size++] = v; // 加入新的数组元素
}
int main()
{
CArray<int> a;
for(int i =0; i < 5;i++)
a.push_back(i);
for(int i=0; i < a.length(); i++)
cout << "a[" << i << "] = " << a[i] << endl;
return 0;
}
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