C++类模板

1.上期内容

C++模板函数

2.模板类

类模板是为了减少重复工作量而出现的一种进制，当一个类的功能类似只是类型不同时，一个通用的类模板可以根据使用者的需要而生成具体类型的类，从而减少功能重复的代码。

C++在STL中大量使用了类模板，很多迭代器与算法的实现都离不开泛型编程与类模板的支持。所以掌握类模板的基本使用是很重要的。

1.在类内部定义与声明

#include 
#include 

using namespace std;

template <typename T>
class DEMO {

public:
	DEMO(T data) {
		this->data = data;
	}

	~DEMO() {

	}

	int GetData() {
		return this->data;
	}

private:
	T data;
};


template <typename T,typename T1>
class DEMO1 {

public:
	DEMO1() {

	}

	~DEMO1();

private:
	T data;
	T1 ch;
};


int main(void) {

	DEMO<int> demo(5);           //显示的指定类型为int
	DEMO1<int, char> demo1();    //显示的指定类型分别为int,char
	cout << "data=" << demo.GetData() << endl;
	
	system("pause");

	return 0;
}

类模板的定义与使用使用的是和模板函数一样的关键字。即先声明template,在使用typename声明虚拟类型。

与模板函数不同的是，类模板不能被自动推导出类型，只能显示的指定具体的类型。如上面代码中的 DEMO< int > demo(5)，该模板类被显示的指定为int型。

2.在类外部定义成员函数

在类内部声明成员函数，在类外部定义成员函数时，只要成员函数参数列表中出现了类限定域说明，模板类作为返回类型，模板类作为参数类型，那么就要在成员函数之前声明 template <类型形式参数表>，并且在模板类后加上虚拟参数列表。

#include 
#include 

using namespace std;

template <typename T>
class DEMO {

public:
	DEMO(T data);
	~DEMO();
	DEMO operator+(int sum);
	int PrintData(DEMO& demo);

private:
	T data;
};


template<typename T>          //出现了类限定域说明
DEMO<T>::DEMO(T data)
{
	this->data = data;
}

template<typename T>         //出现了类限定域说明
DEMO<T>::~DEMO()
{
}

template<typename T>                //出现了作为返回值类型的模板类类型
DEMO<T> DEMO<T>::operator+(int sum)
{
	return *this;
}

template<typename T>               //出现了作为参数类型的模板类类型
int DEMO<T>::PrintData(DEMO<T>& demo)
{
	cout << "data=" << demo.data << endl;
	return 0;
}


int main(void) {

	DEMO<int> demo(5), demo1(15);
	demo.PrintData(demo1);
	demo + 5;

	system("pause");

	return 0;
}

DEMO< T >中的< T >是虚拟参数列表。

总结来说，只要看到了模板类的类名关键字出现在成员函数参数列表中，就要在成员函数之前声明 template <类型形式参数表>，并且在模板类类名后加上虚拟参数列表。

3.模板类的继承

分为三种情况。一：子类是模板类，父类是普通类；二：父类是模板类，子类是普通类；三：父类与子类都是模板类。其中第一种情况与两个普通类的继承是一样的。就不说了。

1.父类是模板类，子类是普通类：

#include 
#include 

using namespace std;

template <typename T>
class FATHER {

public:
	FATHER(T data) {
		this->data = data;
	}

	~FATHER() {

	}

private:
	T data;
};


class SON:public FATHER<int> {        //显示的指明父类的具体类型

public:
	SON(int data):FATHER<int>(data) {
		this->data = data;
	}

	~SON() {

	}

	int GetData() {
		return data;
	}

private:
	int data;
};

int main(void) {

	SON son(15);
	cout << "data=" << son.GetData() << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

子类是一般类，父类是模板类,继承时必须在子类里实例化父类的类型参数。其实这很好理解，因为在子类对象构造之前，会先调用父类的构造函数，父类为模板类，要想实例化，需要有指定的类型。

2.父类与子类都是模板类：

#include 
#include 

using namespace std;

template <typename T>
class FATHER {

public:
	FATHER(T data) {
		this->data = data;
	}

	~FATHER() {

	}

private:
	T data;
};


template <typename T1>
class SON:public FATHER<T1> {       //使用子类的模板类型传递到父类中，也可以使用具体的类型

public:
	SON(int data):FATHER<int>(data) {
		this->data = data;
	}

	~SON() {

	}

	int GetData() {
		return data;
	}

private:
	T1 data;
};

int main(void) {

	SON<int> son(15);
	cout << "data=" << son.GetData() << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

当子类与父类都是模板类时，继承时也必须在子类里实例化父类的类型参数，值得注意的是，此时实例化的类型参数可以使用子类的模板类型。即让父类与子类在实例化后拥有一样的具体类型。当然也可以使用其它的具体类型。

4.模板类与static数据成员

类的static数据成员需在类内定义，在类外初始化。

对于普通类，各个对象之间共享同一个static变量。而模板类使用不同类型实例化后生成的其实是不同的类（虽然类名一样，但在编译器内部其实是采用不同的标识），它们各自拥有不同的static数据成员。因此它们实例化后的对象使用的也是不同的static成员。

看一个例子：

#include 
#include 

using namespace std;

template <typename T>
class DEMO {

public:
	DEMO(int mask) {
		this->mask = mask;
	}

	~DEMO() {
	}

	static int data;

private:
	int mask;
	T tmp;
};

template <typename T>      //初始化static数据成员
int DEMO<T>::data = 0;


int main(void) {

	DEMO<int> demo(0), demo1(1);
	DEMO<char> demo2(2), demo3(3);
	cout << "被修改后前demo的data的值：" << demo.data << endl;
	cout << "被修改后前demo1的data的值：" << demo1.data << endl;
	cout << "被修改后前demo2的data的值：" << demo2.data << endl;
	cout << "被修改后前demo3的data的值：" << demo3.data << endl;
	cout << endl;

	demo.data = 555;
	demo2.data = 666;

	cout << "被修改后的demo的data的值：" << demo.data << endl;
	cout << "被修改后的demo1的data的值：" << demo1.data << endl;
	cout << "被修改后的demo2的data的值：" << demo2.data << endl;
	cout << "被修改后的demo3的data的值：" << demo3.data << endl;


	system("pause");

	return 0;
}

3.使用模板类实现vector容器

设计一个vector容器，可以储存int,char ,float,double等基础类型。可以使用[]访问容器中元素，支持两个容器之间的直接赋值，支持用一个容器构造另一个容器。

可以先自己思考，答案我放在另一篇博客。

模板类实现vector容器