[C++模板] --- 类模板

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了[C++模板] --- 类模板相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1. 类模板语法

类模板作用：
建立一个通用类，类中的成员 数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。
类模板语法：

template<typename T>
类

template — 声明创建模板
typename — 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

2. 类模板与函数模板区别

类模板与函数模板区别有两点：

  • 类模板没有自动类型推导的使用方式
  • 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int> 
class Person

public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	
	void showPerson()
	
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
;

//1、类模板没有自动类型推导的使用方式
void test01()

	// Person p("孙悟空", 1000); // 错误 类模板使用时候，不可以用自动类型推导
	Person <string ,int>p("孙悟空", 1000); //必须使用显示指定类型的方式，使用类模板
	p.showPerson();


//2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02()

	Person <string> p("猪八戒", 999); //类模板中的模板参数列表 可以指定默认参数
	p.showPerson();


int main() 

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;

总结：

  • 类模板使用只能用显示指定类型方式
  • 类模板中的模板参数列表可以有默认参数

3. 类模板中成员函数创建时机

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的：

  • 普通类中的成员函数一开始就可以创建
  • 类模板中的成员函数在调用时才创建
    代码示例：
class Person1

public:
	void showPerson1()
	
		cout << "Person1 show" << endl;
	
;

class Person2

public:
	void showPerson2()
	
		cout << "Person2 show" << endl;
	
;

template<class T>
class MyClass

public:
	T obj;

	//类模板中的成员函数，并不是一开始就创建的，而是在模板调用时再生成

	void fun1()  obj.showPerson1(); 
	void fun2()  obj.showPerson2(); 

;

void test01()

	MyClass<Person1> m;
	
	m.fun1();

	//m.fun2();//编译会出错，说明函数调用才会去创建成员函数


int main() 

	test01();

	system("pause");

	return 0;

总结：类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建

4. 类模板对象做函数参数

学习目标：

  • 类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

一共有三种传入方式：

  1. 指定传入的类型 — 直接显示对象的数据类型
  2. 参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递
  3. 整个类模板化 — 将这个对象类型 模板化进行传递

代码示例：

#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int> 
class Person

public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	
	void showPerson()
	
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
;

//1、指定传入的类型
void printPerson1(Person<string, int> &p) 

	p.showPerson();

void test01()

	Person <string, int >p("孙悟空", 100);
	printPerson1(p);


//2、参数模板化
template <class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)

	p.showPerson();
	cout << "T1的类型为： " << typeid(T1).name() << endl;
	cout << "T2的类型为： " << typeid(T2).name() << endl;

void test02()

	Person <string, int >p("猪八戒", 90);
	printPerson2(p);


//3、整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T & p)

	cout << "T的类型为： " << typeid(T).name() << endl;
	p.showPerson();


void test03()

	Person <string, int >p("唐僧", 30);
	printPerson3(p);


int main() 

	test01();
	test02();
	test03();

	system("pause");

	return 0;

总结：

  • 通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参
  • 使用比较广泛是第一种：指定传入的类型

5. 类模板与继承

当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：

  • 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型
  • 如果不指定，编译器无法给子类分配内存
  • 如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板
    代码示例：
template<class T>
class Base

	T m;
;

//class Son:public Base  //错误，c++编译需要给子类分配内存，必须知道父类中T的类型才可以向下继承
class Son :public Base<int> //必须指定一个类型

;
void test01()

	Son c;


//类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T2>

public:
	Son2()
	
		cout << typeid(T1).name() << endl;
		cout << typeid(T2).name() << endl;
	
;

void test02()

	Son2<int, char> child1;



int main() 

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;

总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型

6. 类模板成员函数类外实现

目标：能够掌握类模板中的成员函数类外实现
代码示例：

#include <string>

//类模板中成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
class Person 
public:
	//成员函数类内声明
	Person(T1 name, T2 age);
	void showPerson();

public:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
;

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) 
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;


//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() 
	cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;


void test01()

	Person<string, int> p("Tom", 20);
	p.showPerson();


int main() 

	test01();

	system("pause");

	return 0;

总结：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表

7. 类模板分文件编写

目标：

  • 掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式
    问题：
  • 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到
    解决：
  • 解决方式1：直接包含.cpp源文件
  • 解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制

代码示例：
person.hpp

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

template<class T1, class T2>
class Person 
public:
	Person(T1 name, T2 age);
	void showPerson();
public:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
;

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) 
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;


//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() 
	cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;

main.cpp

#include<iostream>
using namespace std;

//#include "person.h"
#include "person.cpp" //解决方式1，包含cpp源文件

//解决方式2，将声明和实现写到一起，文件后缀名改为.hpp
#include "person.hpp"
void test01()

	Person<string, int> p("Tom", 10);
	p.showPerson();


int main() 

	test01();

	system("pause");

	return 0;

总结：主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp

8. 类模板与友元

目标：

  • 掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现

全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可
全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在

代码示例：

#include <string>

//2、全局函数配合友元  类外实现 - 先做函数模板声明，下方在做函数模板定义，在做友元
template<class T1, class T2> class Person;

//如果声明了函数模板，可以将实现写到后面，否则需要将实现体写到类的前面让编译器提前看到
//template<class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2> & p); 

template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> & p)

   cout << "类外实现 ---- 姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;


template<class T1, class T2>
class Person

   //1、全局函数配合友元   类内实现
   friend void printPerson(Person<T1, T2> & p)
   
   	cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
   


   //全局函数配合友元  类外实现
   friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> & p);

public:

   Person(T1 name, T2 age)
   
   	this->m_Name = name;
   	this->m_Age = age;
   


private:
   T1 m_Name;
   T2 m_Age;

;

//1、全局函数在类内实现
void test01()

   Person <string, int >p("Tom", 20);
   printPerson(p);



//2、全局函数在类外实现
void test02()

   Person <string, int >p("Jerry", 30);
   printPerson2(p);


int main() 

   //test01();

   test02();

   system("pause");

   return 0;

总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别

以上是关于[C++模板] --- 类模板的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

C++模板(函数模板/类模板)

C++初阶：模板初阶函数模板 | 类模板

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C++模板详解 —— 函数模板与类模板

C++提高编程

C++模板第一篇：函数模板和类模板