第七章模板

类名<实际的类型>
对象名;
[例] 用类模板实现栈的基本运算。
类模板与模板类
用类实现整型栈的基本操作 const int SIZE=100; //stack.h
class Stack { private: int s[SIZE]; int top; public: Stack(); void Push(int x); int Pop(); };
函数模板与模板函数
函数模板中的模板形参T可以实例化为各种类型，但实例化T的各模板实 参之间必须保证类型一致，否则将发生错误，例如： template<class T> T Max(T x,T y) { return (x>y)?x:y; } int main() { int i=10,j=20; float f=12.5; cout<<"the max of i,j is: "<<Max(i,j)<<endl; //正确，调用Max(int，int) cout<<"the max of i,f is: "<<Max(i,f)<<endl; //错误，类型不匹配 return 0; }
函数模板与模板函数
解决这个问题有两种方法：
采用强制类型转换，将Max(i,f)修改为Max(i,int(f))。 定义一个完整的非模板函数重载函数模板，例如： template<class T> T Max(T x,T y) { return (x>y)?x:y; } int Max(int ,float); int main() { int i=10,j=20; float f=12.5; cout<<"the max of i,j is: "<<Max(i,j)<<endl; cout<<"the max of i,f is: "<<Max(i,f)<<endl; return 0; } int Max(int x ,float y) { return (x>y)?x:y; }
面向算法编程与面向对象编程
面向算法编程(泛型编程)：C++中由模板来实现，编译时 决定多态的形式 面向对象编程：C++中由类的层次及虚函数来实现，运行 时决定多态的形式 两种方式可以结合使用，初学时先单独使用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
类模板与模板类
模板类可以有多个模板参数。 在类定义体外定义成员函数时，如果该成员函数中有类型参数，则需要 在函数体外进行模板声明，即在类名和函数名之间缀上<Type>。具体格 式为：
返回类型 类名<Type>∷成员函数名（参数表）
类模板不代表一个具体的、实际的类，而代表着一类类。因此在使用时， 必须将类模板实例化为一个具体的类，格式如下：
用类模板实现栈的基本操作 const int SIZE=100; //stack.h template<class T> class Stack { private: T s[SIZE]; int top; public: Stack(); void Push(T x); T Pop(); };
类模板与模板类
函数模板与模板函数
模板函数类似于函数重载，但与函数重载不同。在进行函数重载时，每 个函数体内的动作可以相同也可以不同；但模板函数中的动作必须相同。 例如，下面的函数只能用函数重载，而不能用模板函数。 void print(char *name) { cout<<name<<endl; } void print(char *name,int no) { cout<<name<<no<<endl; }
模板的实例化
// 对于一个类模板，T指模板的参数: Buffer<char> buf; // T 这里是 char // 对于函数模板, 编译器推断出模板的参数； fill(buf); // T 是char; 这是 buf 的类型参数
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模板
存在的问题 (“there’s no free lunch”)
template<class T> void PrintArray(T *Array,int count) { for(int i=0;i<count;i++) cout<<Array[i]<<" "; cout<<endl; }
函数模板与模板函数
说明：
T是类型参数，它既可以是系统预定义的数据类型，也可以是用户自定义 的类型。 类型参数前需要加关键字class(或typename)，这个class并不是类的意
[例8-2] 多个类型参数应用举例：求两个数的最大值。
在template语句和函数模板定义语句之间不允许有其他的语句，例如 template<class T1,class T2> int n; //错误，不允许有其他的语句 T1 Max(T1 x,T2 y) { return (x>y)?x:y; }
template<class T> void Stack<T> ::Push(T x) { if(top==SIZE-1) { cout<<"stack is full."<<endl; return; } s[++top]=x; }
void Stack::Push(int x) { if(top==SIZE-1) { cout<<"stack is full."<<endl; return; } s[++top]=x; }
从简单的模板开始写起
有的足够的经验再开始复杂的设计 4
函数模板与模板函数
声明函数模板的格式：
template<class 类型参数> 返回类型 函数名(模板形参表) { 函数体 }
例如：输出不同类型数组的元素值可定义成函数模板
void PrintArray(int *Array,int count) { for(int i=0;i<count;i++) cout<<Array[i]<<" "; cout<<endl; }
学习目标
理解什么是模板 掌握函数模板与模板函数的使用 掌握类模板与模板类的使用 理解内联函数的作用，掌握内联函数的使用
模板
我们不仅仅需要双精度类型矢量 也需要数据元素是其它类型的矢量
vector<double> vector<int> vector<Month> vector<Record*> vector< vector<Record> > vector<char>
思，而是表示任何类型的意思。
在使用模板函数时，关键字class(或typename)后面的类型参数，必须 实例化，即用实际的数据类型替代它。 < >里面的类型参数可以有一个或多个类型参数，但多个类型参数之间 要用逗号 “，”分隔。
函数模板与模板函数
注意：
在执行PrintArray函数调用时，根据参数的类型，系统自动在内存中生 成一个模板函数(即实例化函数)，并执行该函数。 函数模板中可以使用多个类型参数。但每个模板形参前必须有关键字 class或typename。
// 指针矢量 // 元素是矢量的矢量
vector类在设计时，将类型作为矢量的参数 可以将内置类型及用户定义的类型作为其参数 在定义函数和类时，可以定义类型参数，带有类型参数的 函数或类称为模板。
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模板
是 C++支持泛型编程的重要手段
有时也称为参数的多态
模板的定义
template<class T> class Buffer { /* … */ }; template<class T> void fill(Buffer<T>& b) { /* … */ }
增加错误诊断的难度 推迟报告错误信息的时间 所有的模板在每个编译单元中都要有完整的定义
模板的使用和定义不能分别编译 将模板的定义放在头文件中，以便所有用到它的地方都有完整的模 板定义
建议
使用基于模板的库文件
例如 C++ 库文件
E.g., vector, sort() 容器类和标准算法
面向算法编程(泛型编程)
编写的代码适合任何类型的参数，只要参数是合法的类 型。 模板是C++支持泛型编程的基础 模板的使用使代码具有参数的多态性
面向算法编程与面向对象编程
模板参数的多态称为参数的多态，这种编程方式称为面向 算法编程 类的层次和虚函数支持的多态称为面向对象的多态，这种 编程方式称为面向对象的编程
[例8-3] 处理所有类型 值的冒泡排序。
类模板与模板类
类是对一组对象的公共性质的抽象，而类模板是更高层次的抽
象。
类模板的定义格式如下：
template <class Type> class 类名 { //…… }；
说明：
在每个类模板定义之前，都需要在前面加上模板声明，如template <class Type>。在使用类模板时首先应将它实例化为一个具体的类(即模 板类)，类模板实例化为模板类的格式为：类名<具体类型名>。