C++ 类模板基础知识

时间:2022-06-03 17:26:59

类模板与模板类

为什么要引入类模板:类模板是对一批仅仅成员数据类型不同的类的抽象,程序员只要为这一批类所组成的整个类家族创建一个类模板,给出一套程序代码,就可以用来生成多种具体的类,(这类可以看作是类模板的实例),从而大大提高编程的效率。

注意:

1、类模板是参数化的类,即用于实现数据类型参数化的类。

2、应用类模板可以使类中的数据成员、成员函数的参数及成员函数的返回值,能根据模板参数匹配情况取任意数据类型

语法:

//类模板的定义

    template <类型形参表>
class 类名
{
//类说明体
};

//类外成员函数的定义

    template <类型形参表>  //不要漏了啊。
返回值类型 类模板名<类型名表>::成员函数名(参数表)
{
//成员函数体
}

类模板的实例化:

类模板名 <实际类型>  对象名(实参表);  

具体的使用过程:

当类模板创建对象时,根据用户给出的实际类型,系统将类模板中的模板参数置换为确定的参数类型,生成一个具体的类(模板类),
有对象之后,和普通类的对象使用方法相同。  

注意:

1、模板类的成员函数必须是函数模板

2、类模板中的成员函数的定义,若放在类模板中,则与普通类的成员函数的定义方法相同;若在类模板之外定义,则成员函数的定义格式如上

书写代码时要注意 类模板和普通类的代码区别:

1、针对类整体而言,在类定义前必须有模板声明

2、针对类外定义的成员函数(每个函数都有)而言,定义时必须要冒(模板声明) + 在函数名前、类后必须加<Type>

3、针对类的对象而言,在建立对象时,必须在类名和对象之间要写实际类型<实际类型>

模板类的形参表:template <类型形参表>

模板形参表类似函数形参表,由类型、非类型和模板三部分组成。

类型形参:代表所有的数据类型-所有的均可代表(类类型+预定义类型)

格式:由 关键字class或typename + 名字 组成

例如:template <class T,class D>,其中T和D都是一个类型形参,名字可以有自己定义

用途:这三种形参作用一样,均可以模板类型形参可作为类型说明符用在模板中的任何地方,即可以用于指定反回类型,变量声明等。

替代时间:类模板的类型实参必须在实例化类对象的时候指定

说明:这里的class表示一类类型,T是在实例化时确定,它的替代可以是任何类型,即类类型,预定义数据类型,比较通用

非类型形参=内置类型形参:代表具体的一类(C++的标准数据类型的一种,如整型)

格式:由 标准数据类型 + 名字 组成

例如:template <int a, int b>,其中a和b都是非类型形参 或 如template<class T, int a>,T为类型参数,a为非类型参数

参数有三种情况:

1、整型或枚举类型

2、指针类型(包含普通对象的指针类型、函数指针类型、指向成员的指针类型)

3、引用类型(指向对象或指向函数的引用都是允许的)

有些常值不能作为有效的非类型实参,包括:

1、空指针常量

2、浮点型值

3、字符串

说明:

1、非类型形参在模板定义的内部是常量值,也就是说非类型形参在模板的内部是常量,或者说只能是右值,它们不能被取址,也不能被赋值

2、调用非类型模板形参的实参必须是一个常量表达式,或者是一个数,即它必须能在编译时计算出结果。

举例:

    template <class T, int size>
class A
{ };
A<int 10> a; //正确
int b;
A<int, b> a; //错误,b不是常量
const int c;
A<int, c> a; //正确,c是常量

非类型模板形参还可以使用缺省值

    template <class T, int Size=100>
class A
{ };
A<int>a;//使用缺省值,设置长度100
A<int,200>a;//不使用缺省值长度设置200

说明:

百度说,非类型形参一般不应用于函数模板

非类型模板形参的形参和实参间所允许的转换 <引用黄邦勇帅的总结。>

1、允许从数组到指针,从函数到指针的转换。如:template <int *a> class A{}; int b[1]; A<b> m;即数组到指针的转换

2、const修饰符的转换。如:template<const int *a> class A{}; int b; A<&b> m; 即从int *到const int *的转换。

3、提升转换。如:template<int a> class A{}; const short b=2; A<b> m; 即从short到int的提升转换

4、整值转换。如:template<unsigned int a> class A{}; A<3> m; 即从int到unsigned int的转换。

5、常规转换。

模板形参:一个模板作为另一个模板的参数

格式:

    template <class A,class B,template<class C> class D>
class E
{//类模板E的定义}

说明:

1、template<class C> class D 是一个模板。

2、定义一个模板E,其中有两个类型参数A和B,一个模板参数D。注意C有时候可以省略不写

模板参数使用说明:

1、首先要定义一个模板:用来实例化模板E的对象。

2、A和B可以是任意类型;但是D可以是程序员自己定义的,也可以是STL中的标准模板库

代码:

    //首先定义一个普通的模板
template<class T>
class Array
{
//模板Array的成员
};
//定义一个模板Container,参数列表:一个类型为T,另一个模板类型Seq
template<class T, template<class> class Seq>//这里Seq前面的<>没有写参数名字
class Container
{
Seq<T> seq;
... ...
};
//注意:注意Seq模板的声明并没有带模板参数的名字,因为这里我们不会用到这个参数,所以可以省略不写.

实例化:

    Container<int, Array> container;  

说明:模板第一个参数为int,第二个参数为自己定义的模板(注意这里Array也代表一个类型,用户自定义的数据类型)

    Container<int, vector<int>> container;  

说明:模板第一个参数为int,第二个参数为STL中提供的模板(注意要使用实例化后的类型,因为这里参数必须是类型)

不知道直接写vector能不能用,是不是直接写vector时,下面使用seq时,要加<int>:seq<int>,写了就不加<int>:seq.

等以后用到在确定下???

用途:这样定义一个泛化的容器,容器里所存储的对象也是泛化

分析:需要两个类型:

一个是代表容器类型,vector,list。

另一个是存放数据的类型,如int,string

这时就要使用模板的模板参数:模板参数本身含是一个模板

举例:

    template<class TElem,template<class Type
,class Allocator=allocator<Type>> class TContainer>
class MyContainer : public TContainer<TElem>
{ };

实例化时就可以:

    MyContainer<int,vector> myContainer;  

说明:这里参数也可以使用默认的参数,就像函数中的确省参数是一样的,如class Allocator=allocator<Type>