c++通用模板类(template class)定义实现详细介绍

     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：class Compare_int { public : Compare(int a,int b) { x=a; y=b; } int max( ) { return (x>y)?x:y; } int min( ) { return (x&...

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：

class  Compare_int
{
   public  :
   Compare( int  a, int  b)
   {
      x=a;
      y=b;
   }
   int  max( )
   {
      return  (x>y)?x:y;
}
int  min( )
{
   return  (x
   private  :
   int  x,y;
};

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：

class  Compare_float
{
   public  :
   Compare( float  a, float  b)
   {x=a;y=b;}
   float  max( )
   { return  (x>y)?x:y;}
   float  min( )
   { return  (x
   private  :
   float  x,y;
}

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：

template  < class  numtype>  //声明一个模板，虚拟类型名为numtype
class  Compare  //类模板名为Compare
{
   public  :
   Compare(numtype a,numtype b)
   {x=a;y=b;}
   numtype max( )
   { return  (x>y)?x:y;}
   numtype min( )
   { return  (x
   private  :
   numtype x,y;
};

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  

template  < class  类型参数名>

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 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。

#include
using  namespace  std;
template  < class  numtype>
//定义类模板
class  Compare
{
   public  :
   Compare(numtype a,numtype b)
   {x=a;y=b;}
   numtype max( )
   { return  (x>y)?x:y;}
   numtype min( )
   { return  (x
   private  :
   numtype x,y;
};
int  main( )
{
   Compare< int  > cmp1(3,7); //定义对象cmp1，用于两个整数的比较
   cout<
   cout<
   Compare< float  > cmp2(45.78,93.6);  //定义对象cmp2，用于两个浮点数的比较
   cout< float  numbers.″<
   cout< float  numbers.″<
   Compare< char > cmp3(′a′,′A′);  //定义对象cmp3，用于两个字符的比较
   cout<
   cout<
   return  0;
}

运行结果如下：

7 is the Maximum of two integers.
3 is the Minimum of two integers.
93.6 is the Maximum of two float numbers.
45.78 is the Minimum of two float numbers.
a is the Maximum of two characters.
A is the Minimum of two characters.

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

  numtype Compare::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 ，如

template //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 cmp;

  Compare 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

  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 someclass

{…};

在定义对象时分别代入实际的类型名，如

  someclass 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。

#include
using  namespace  std ;
 //函数模板
template  < class  T>
const  T MAX(T a , T b)
{
   printf ( "%s\n"  ,  "template" ) ;
   return  (a > b) ? a : b ;
}
int  MAX( int  x ,  int  y)
{
    printf ( "%s\n"  ,  "int int"  );
    return  (x > y) ? x : y ;
}
int  MAX( char  x ,  int  y)
{
    printf ( "%s\n"  ,  "char int"  );
    return  (x > y) ? x : y ;
}
int  MAX( int  x ,  char  y)
{
    printf ( "%s\n"  ,  "int char"  );
    return  (x > y) ? x : y ;
}
int  main()
{
   int    a = 3 , b = 5 ;
   char  x =  'x'  ;
   double  c = 3.4  ;
   cout< //调用重载函数
   cout< //无对应的重载函数，则调用模板
  cout< //重载函数
  cout< //重载函数
  cout<
   cout<
   system ( "pause" ) ;
   return  0 ;
}

类定义体外定义的成员函数，应该使用函数模板.

#include
  using  namespace  std ;
  template  < class  T>
  class  Base
  {
    public  :
     T a ;
     Base(T b)
     {
       a = b ;
     }
     T getA(){ return  a ;}  //类内定义
     void  setA(T c);
  } ;
  template  < class  T>    //模板在类外的定义
  void   Base::setA(T c)
   {
     a = c ;
   }
  int  main()
  {
       Base < int >b(4) ;
       cout<
       Base < double > bc(4) ;
       bc.setA(4.3) ;
       cout<
       system ( "pause" ) ;
   return  0 ;
  }