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有时,有两个或多个类,其功能是相同的,仅仅是数据类型不同,如下面语句声明了一个类:
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其作用是对两个整数作比较,可以通过调用成员函数max和min得到两个整数中的大者和小者。如果想对两个浮点数(float型)作比较,需要另外声明一个类:
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显然这基本上是重复性的工作,应该有办法减少重复的工作。
C++在发展的后期增加了模板(template)的功能,提供了解决这类问题的途径。可以声明一个通用的类模板,它可以有一个或多个虚拟的类型参数,如对以上两个类可以综合写出以下的类模板:
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请将此类模板和前面第一个Compare_int类作一比较,可以看到有两处不同:
1)声明类模板时要增加一行
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2)原有的类型名int换成虚拟类型参数名numtype。
在建立类对象时,如果将实际类型指定为int型,编译系统就会用int取代所有的numtype,如果指定为float型,就用float取代所有的numtype。这样就能实现“一类多用”。由于类模板包含类型参数,因此又称为参数化的类。如果说类是对象的抽象,对象是类的实例,则类模板是类的抽象,类是类模板的实例。利用类模板可以建立含各种数据类型的类。在声明了一个类模板后,怎样使用它?怎样使它变成一个实际的类?
先回顾一下用类来定义对象的方法:
Compare_int cmp1(4,7); // Compare_int是已声明的类
用类模板定义对象的方法与此相似,但是不能直接写成
Compare cmp(4,7); // Compare是类模板名
Compare是类模板名,而不是一个具体的类,类模板体中的类型numtype并不是一个实际的类型,只是一个虚拟的类型,无法用它去定义对象。
必须用实际类型名去取代虚拟的类型,具体的做法是:
Compare <int> cmp(4,7);
即在类模板名之后在尖括号内指定实际的类型名,在进行编译时,编译系统就用int取代类模板中的类型参数numtype,这样就把类模板具体化了,或者说实例化了。这时Compare<int>就相当于前面介绍的Compare_int类。
例子:声明一个类模板,利用它分别实现两个整数、浮点数和字符的比较,求出大数和小数。
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运行结果如下:
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还有一个问题要说明: 上面列出的类模板中的成员函数是在类模板内定义的。如果改为在类模板外定义,不能用一般定义类成员函数的形式:
numtype Compare::max( ) {…} //不能这样定义类模板中的成员函数
而应当写成类模板的形式:
template <class numtype>
numtype Compare<numtype>::max( )
{{return (x>y)?x:y;}
归纳以上的介绍,可以这样声明和使用类模板:
先写出一个实际的类。由于其语义明确,含义清楚,一般不会出错。
将此类中准备改变的类型名(如int要改变为float或char)改用一个自己指定的虚拟类型名(如上例中的numtype)。
在类声明前面加入一行,格式为
template <class 虚拟类型参数>,如
template <class numtype> //注意本行末尾无分号
class Compare
{…}; //类体
用类模板定义对象时用以下形式:
类模板名<实际类型名> 对象名;
类模板名<实际类型名> 对象名(实参表列);
如
Compare<int> cmp;
Compare<int> cmp(3,7);
如果在类模板外定义成员函数,应写成类模板形式:
template <class 虚拟类型参数>
函数类型 类模板名<虚拟类型参数>::成员函数名(函数形参表列) {…}
关于类模板的几点说明:
类模板的类型参数可以有一个或多个,每个类型前面都必须加class,如
template <class T1,class T2>
class someclass
{…};
在定义对象时分别代入实际的类型名,如
someclass<int,double> obj;
和使用类一样,使用类模板时要注意其作用域,只能在其有效作用域内用它定义对象。
模板可以有层次,一个类模板可以作为基类,派生出派生模板类。
模板类和重载函数一起使用
两者一起使用时,先考虑重载函数,后考虑模板类,如过再找不到,就考虑类型转换,可能会带来精度的变化。
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类定义体外定义的成员函数,应该使用函数模板.
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