c++提高篇——模板（下）
c++提高篇——模板（下）
- 一、类模板
- 二、类模板与函数模板区别
- 三、类模板中成员函数创建时机
- 四、类模板对象做函数参数
- 五、类模板与继承
- 六、类模板成员函数类外实现
- 七、类模板分文件编写
- 八、类模板与友元
- 九、类模板的应用案例
一、类模板
类模板可以建立一个通用类，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。
类模板的语法如下：
template<typename T>
类
这种语法与函数模板一致，具体的内容请见上一篇博客。
先举一个小的代码样例：
//类模板
template<class NameType, class AgeType>
//人类
class Person
{
public:
Person(NameType name, AgeType age)
{
this->m_age = age;
this->m_name = name;
}
void ShowPerson()
{
cout << "姓名为" << this->m_name << endl;
cout << "年龄为" << this->m_age << endl;
}
string m_name;
int m_age;
};
void test()
{
Person<string, int> p1("张三", 12);
p1.ShowPerson();
}
二、类模板与函数模板区别
类模板与函数模板区别主要有两点:
1.类模板没有自动类型推导的使用方式：
//类模板与函数模板的区别
template<class NameType, class AgeType>
class Person
{
public:
Person(NameType name, AgeType age)
{
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
void ShowPerson()
{
cout << "姓名为" << this->m_name << endl;
cout << "年龄为" << this->m_age << endl;
}
NameType m_name;
AgeType m_age;
};
void test08()
{
string name = "张三";
int age = 12;
Person p1(name, age);
}
样例代码如上，当使用如上代码时，会报如下错误：
之所以报这么错误就是因为类模板不像函数模板一样，它并不能自动推导出传入数据的类型，因此会报如上错误。
将调用类模板的代码改为：
Person<string, int>(name, age);
即可解决错误。
2.类模板在模板参数列表中可以有默认参数：
template<class NameType, class AgeType = int>
其样例如上，在定义类模板时可以指定参数列表中的默认参数类型，当我们在调用这个类时就不需要再指定默认参数的参数类型了：
Person<string>p1(name, age);
这是类模板的一个特有的功能，在函数模板中是没有这个功能的。
三、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:
1、普通类中的成员函数一开始就可以创建
2、类模板中的成员函数在调用时才创建
四、类模板对象做函数参数
类模板实例化出的对象，向函数传参的方式，一共有三种：
1.指定传入的类型：直接显示对象的数据类型
//类模板对象做函数参数
template<class T1, class T2>
class Person
{
public:
Person(T1 name, T2 age)
{
this->m_age = age;
this->m_name = name;
}
void ShowPerson()
{
cout << "姓名" << this->m_name << endl;
cout << "年龄" << this->m_age << endl;
}
T1 m_name;
T2 m_age;
};
//指定传入的类型
void printPerson1(Person<string, int>&p)
{
p.ShowPerson();
}
void test09()
{
Person<string, int>p1("张三", 19);
printPerson1(p1);
}
2.参数模板化：将对象中的参数变为模板进行传递,样例如下：
//参数模板化
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
{
p.ShowPerson();
}
我们也可以查看到类模板推理出来的变量类型：
cout << "T1的类型为： " << typeid(T1).name() << endl;
cout << "T2的类型为： " << typeid(T2).name() << endl;
此时显示如下：
3.整个类模板化：将这个对象类型模板化进行传递,代码样例如下：
//整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T &p)
{
p.ShowPerson();
cout << "T的类型为： " << typeid(T).name() << endl;
}
此时终端会显示：
五、类模板与继承
当类模板碰到继承时,需要注意一下几点:
1、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，则此时会报如下错误，之所以发生如下错误是因为当子类继承父类时，并不知道自己要分配多少内存空间。
当发生如上错误时，需要指定一下T的类型，方法如下：
class son:public base<int>
2、如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板,样例如下：
template<class T1, class T2>
class son:public base<T2>
{
T1 A;
};
六、类模板成员函数类外实现
在这里语法就比较简单，直接上例子啦
重点在这里：person
//类模板成员函数的类外实现
template<class T1, class T2>
class person
{
public:
person(T1 name, T2 age);
void ShowPerson()
{
cout << "姓名： " << this->m_name << "年龄" << this->m_age << endl;
}
T1 m_name;
T2 m_age;
};
//类外实现
template<class T1, class T2>
person<T1, T2>::person(T1 name, T2 age)
{
this->m_age = age;
this->m_name = name;
}
七、类模板分文件编写
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，这是我们有如下两个解决方式：
解决方式1:直控包含.cpp源文件，样例如下：
#include"person.cpp"
void test12()
{
person<string, int> p1("张三", 12);
p1.showPeson();
}
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。（主流方法）
我们首先创建一个person.hpp的文件，将声明与实现全部写入到.hpp中：
#pragma once
#include在调用这个类模板时，我们可以直接调用#include"person.hpp"即可
八、类模板与友元
全局函数类内实现:直接在类内声明友元即可，样例如下：
template<class T1, class T2>
class person
{
//全局函数类内实现
friend void printPerson(person<T1, T2> p)
{
cout << "姓名： " << p.m_name << "年龄： " << p.m_age << endl;
}
public:
person(T1 name, T2 age)
{
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
private:
T1 m_name;
T2 m_age;
};
void test13()
{
person<string, int> p1("张三", 13);
printPerson(p1);
}
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,样例如下：
//提前让编译器知道类模板的存在
template<class T1, class T2>
class person;
//类外实现
template<class T1, class T2>
void printPerson2(person<T1, T2> p)
{
cout << "姓名： " << p.m_name << "年龄： " << p.m_age << endl;
}
template<class T1, class T2>
class person
{
//如果我们的全局函数是类外实现的话，需要让编译器提前知道这个函数的存在
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;
};
在类外实现全局函数时，我们需要让编译器知道我们全局函数的存在，所以我们需要将函数的实现体写在类模板的上方，但是函数的实现体中又包含了类模板，所以在函数的实现体之前要声明一下类模板的存在。
九、类模板的应用案例
案例描述:实现一个通用的数组类，要求如下:
1、可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
2、将数组中的数据存储到堆区
3、构造函数中可以传入数组的容量
4、提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
5、提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
6、可以通过下标的方式访问数组中的元素
7、可以获取数组中当前元素个数和数组的容量
针对要求1-4我们可以使用如下的代码进行实现，首先为了实现第一条的功能，很明显我们主要一个数组类的模板来实现该要求；针对问题二，为了将数组存放到堆区，我们需要在堆区内new一块我们需要的内存，同时需要在析构函数中对开辟的内存进行手动释放；针对问题三，我们很容易的实现出来，这里特别注意一点，我们在调用构造函数时，我们需要将类中的属性进行初始化；针对问题四，我们直接使用以前的方法实现即可。
//通用的数组类
#pragma once
#include测试代码：
#include