9_模板

Posted 2020-12-18 huanxifan

模板

函数模板

相比于函数的重载，减少了代码的冗余

template <class T>  //定义函数模板
void outputArray(const T *array, int count) {
    for (int i = 0; i < count; i++)
        cout << array[i] << " "; //如果数组元素是类的对象，需要该对象所属类重载了流插入运算符“<<”
    cout << endl;
}

类模板

• 类模板 template <模板参数表>

  class 类名 {类成员声明};

• 如果需要在类模板以外定义其成员函数，则要采用以下的形式：

• template <模板参数表> 类型名

  类名<模板参数标识符列表>::函数名（参数表）

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
struct Student {
  int id;       //学号
  float gpa;    //平均分
}; 
template <class T>
class Store {//类模板：实现对任意类型数据进行存取
private:
    T item; // item用于存放任意类型的数据
    bool haveValue;  // haveValue标记item是否已被存入内容
public:
    Store();
    T &getElem();   //提取数据函数
    void putElem(const T &x);  //存入数据函数
};

template <class T>  
Store<T>::Store(): haveValue(false) { } 
template <class T>
T &Store<T>::getElem() {
    //如试图提取未初始化的数据，则终止程序
    if (!haveValue) {   
        cout << "No item present!" << endl;
        exit(1);    //使程序完全退出，返回到操作系统。
    }
    return item;        // 返回item中存放的数据 
}
template <class T>
void Store<T>::putElem(const T &x) {
    // 将haveValue 置为true，表示item中已存入数值   
    haveValue = true;   
    item = x;           // 将x值存入item
}

int main() {
    Store<int> s1, s2;  
    s1.putElem(3);  
    s2.putElem(-7);
    cout << s1.getElem() << "  " << s2.getElem() << endl;

    Student g = { 1000, 23 };
    Store<Student> s3;
    s3.putElem(g); 
    cout << "The student id is " << s3.getElem().id << endl;

    Store<double> d;
    cout << "Retrieving object D... ";
    cout << d.getElem() << endl;
   //d未初始化，执行函数D.getElement()时导致程序终止
    return 0;
}

线性群体

• 群体是指由多个数据元素组成的集合体。群体可以分为两个大类：线性群体和非线性群体。
• 线性群体中的元素按位置排列有序，可以区分为第一个元素、第二个元素等。
• 非线性群体不用位置顺序来标识元素。
• 线性群体中的元素次序与其逻辑位置关系是对应的。在线性群体中，又可按照访问元素的不同方法分为直接访问、顺序访问和索引访问。
• 在本章我们只介绍直接访问和顺序访问。

数组类

• 静态数组是具有固定元素个数的群体，其中的元素可以通过下标直接访问。

• • 缺点：大小在编译时就已经确定，在运行时无法修改。

• 动态数组由一系列位置连续的，任意数量相同类型的元素组成。

• • 优点：其元素个数可在程序运行时改变。

• vector就是用类模板实现的动态数组。

#ifndef ARRAY_H
#define ARRAY_H
#include <cassert>

template <class T>  //数组类模板定义
class Array {
private:
    T* list;        //用于存放动态分配的数组内存首地址
    int size;       //数组大小（元素个数）
public:
    Array(int sz = 50);     //构造函数
    Array(const Array<T> &a);   //复制构造函数
    ~Array();           //析构函数
    Array<T> & operator = (const Array<T> &rhs);    //重载"=“
    T & operator [] (int i); //重载"[]”
    const T & operator [] (int i) const;     //重载"[]”常函数
    operator T * ();        //重载到T*类型的转换
    operator const T * () const;
    int getSize() const;        //取数组的大小
    void resize(int sz);        //修改数组的大小
};

template <class T> Array<T>::Array(int sz) {//构造函数
    assert(sz >= 0);//sz为数组大小（元素个数），应当非负
    size = sz;  // 将元素个数赋值给变量size
    list = new T [size];    //动态分配size个T类型的元素空间
}

template <class T> Array<T>::~Array() { //析构函数
    delete [] list;
}

template <class T> 
Array<T>::Array(const Array<T> &a) {    //复制构造函数
    size = a.size;     //从对象x取得数组大小，并赋值给当前对象的成员
    list = new T[size]; // 动态分配n个T类型的元素空间
    for (int i = 0; i < size; i++)     //从对象X复制数组元素到本对象 
        list[i] = a.list[i];
}

为什么有的函数返回引用?

• 如果一个函数的返回值是一个对象的值，就是右值，不能成为左值。
• 如果返回值为引用。由于引用是对象的别名，通过引用可以改变对象的值，因此是左值。

/续上，重载"="运算符，将对象rhs赋值给本对象。实现对象之间的整体赋值
template <class T>
Array<T> &Array<T>::operator = (const Array<T>& rhs) {
    if (&rhs != this) {
//如果本对象中数组大小与rhs不同，则删除数组原有内存，然后重新分配
        if (size != rhs.size) {
            delete [] list; //删除数组原有内存
            size = rhs.size;    //设置本对象的数组大小
            list = new T[size];  //重新分配size个元素的内存
        }
        //从对象X复制数组元素到本对象  
        for (int i = 0; i < size; i++)
            list[i] = rhs.list[i];
    }
    return *this;   //返回当前对象的引用
}
//重载下标运算符，实现与普通数组一样通过下标访问元素，具有越界检查功能
template <class T>
T &Array<T>::operator[] (int n) {
    assert(n >= 0 && n < size);  //检查下标是否越界
    return list[n];       //返回下标为n的数组元素
}
template <class T>
const T &Array<T>::operator[] (int n) const {
    assert(n >= 0 && n < size);  //检查下标是否越界
    return list[n];       //返回下标为n的数组元素
//重载指针转换运算符，将Array类的对象名转换为T类型的指针
template <class T>
Array<T>::operator T * () {
    return list;    //返回当前对象中私有数组的首地址
}

//取当前数组的大小
template <class T>
int Array<T>::getSize() const {
    return size;
}

// 将数组大小修改为sz
template <class T>
void Array<T>::resize(int sz) {
    assert(sz >= 0);    //检查sz是否非负
    if (sz == size) //如果指定的大小与原有大小一样，什么也不做
        return;
    T* newList = new T [sz];    //申请新的数组内存
    int n = (sz < size) ? sz : size;//将sz与size中较小的一个赋值给n
    //将原有数组中前n个元素复制到新数组中
    for (int i = 0; i < n; i++)
        newList[i] = list[i];
    delete[] list;      //删除原数组
    list = newList; // 使list指向新数组
    size = sz;  //更新size
}
#endif  //ARRAY_H

#include <iostream>
using namespace std;

void read(int *p, int n) {
 for (int i = 0; i < n; i++)
    cin >> p[i];
}
int main() {
 int a[10];
 read(a, 10);
 return 0;
}

#include "Array.h"
#include <iostream>
using namespace std;

void read(int *p, int n) {
 for (int i = 0; i < n; i++)
   cin >> p[i];
}
int main() {
Array<int> a(10);
 read(a, 10);
 return 0;
}