C++ 模板、函数模板、类模板

函数模板、类模板


文章目录

  • 函数模板、类模板
  • 前言
  • 1.模板
    • 1.1 模板的概念
    • 1.2 模板的特点
  • 2. 函数模板
    • 2.1 函数模板语法
    • 2.2 函数模板注意事项
    • 2.3 普通函数与函数模板的区别
    • 2.4 普通函数与函数模板的调用规则
    • 2.5 模板的局限性
    • 2.6 函数模板案例
  • 3. 类模板
    • 3.1 类模板语法
    • 3.2 类模板与函数模板区别
    • 3.3 类模板中成员函数创建时机
    • 3.4 类模板对象做函数参数
    • 3.5 类模板与继承
    • 3.6 类模板成员函数类外实现
    • 3.7 类模板分文件编写
    • 3.8 类模板与友元
  • 总结


前言

本文包含模板的概念、模板的特点、函数模板语法、函数模板注意事项、普通函数与函数模板的区别、普通函数与函数模板的调用规则、模板的局限性、类模板语法、类模板与函数模板区别、类模板中成员函数创建时机、类模板对象做函数参数、类模板与继承、类模板成员函数类外实现、类模板分文件编写、类模板与友元。


1.模板

1.1 模板的概念

(1)、模板就是建立通用的模具,大大提高复用性

(2)、生活中的模板

一寸照片模板:
C++ 模板、函数模板、类模板_第1张图片
PPT模板:
C++ 模板、函数模板、类模板_第2张图片

1.2 模板的特点

(1)、模板不可以直接使用,它只是一个框架;

(2)、模板的通用并不是万能的。

2. 函数模板

(1)、C++另一种编程思想称为泛型编程 ,主要利用的技术就是模板

(2)、C++提供两种模板机制:函数模板类模板

2.1 函数模板语法

函数模板作用:

建立一个通用函数,其函数返回值类型和形参类型可以不具体指定,用一个虚拟的类型来代表。

语法:

template
函数声明或定义

解释:

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

// 函数模板语法

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 交换整型函数
void Int_Swap(int& a, int& b) {  // 使用引用的方式传递,将本体交换,修改实参;不使用引用,则为赋值,形参不修改实参,会创建一个临时变量
	int temp = a;  // 创建一个临时变量存放元素
	a = b;
	b = temp;
}

// 交换双精度浮点型函数
void Double_Swap(double& a, double& b) {
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

// 利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>  // 声明一个模板,告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
void Fun_Swap(T& a, T& b) {  // 使用模板时再指定类型
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

void test() {
	int a = 10;
	int b = 20;
	double c = 5.55;
	double d = 10.11;

	cout << "交换前:" << endl;
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;
	cout << "d = " << d << endl;

	Int_Swap(a, b);
	cout << "使用Int_Swap()函数交换后:" << endl;
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;

	Double_Swap(c, d);
	cout << "使用Double_Swap()函数交换后:" << endl;
	cout << "c = " << c << endl;
	cout << "d = " << d << endl;

	// 1、自动类型推导
	Fun_Swap(a, b);  // 编译器运行时,将变量传入函数形参中,根据变量类型int自动推导出T类型为int
	cout << "使用Fun_Swap()函数模板交换后:" << endl;
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;

	// 2、显示指定类型
	Fun_Swap<double>(c, d);  // 指定模板参数类型
	cout << "使用Fun_Swap()函数模板交换后:" << endl;
	cout << "c = " << c << endl;
	cout << "d = " << d << endl;
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

C++ 模板、函数模板、类模板_第3张图片

2.2 函数模板注意事项

(1)、自动类型推导,必须推导出一致的数据类型T,才可以使用;

// 函数模板注意事项

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>  // 声明一个模板,告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
void Fun_Swap(T& a, T& b) {  // 使用模板时再指定类型
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

void test() {

	int a = 10;
	int b = 20;
	double c = 5.55;
	
	// 1、自动类型推导,必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
	Fun_Swap(a, b);  // 正确,可以推导出一致的T
	//Fun_Swap(a, c);  // 错误,推导不出一致的T类型
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

(2)、模板必须要确定出T的数据类型,才可以使用。

// 函数模板注意事项

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

template<typename T>  // 声明一个模板,告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
void Fun() {
	cout << "调用Fun()函数" << endl;
}

void test() {

	// 2、模板必须要确定出T的数据类型,才可以使用
	//Fun();  // 错误,模板不能独立使用,必须确定出T的类型

	Fun<int>();  // 利用显示指定类型的方式,给T一个类型,才可以使用该模板
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述

2.3 普通函数与函数模板的区别

(1)、普通函数调用时可以发生自动类型转换(隐式类型转换);

// 普通函数与函数模板区别

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 普通函数
int Fun_Add01(int a, int b) {
	return a + b;
}

void test() {

	int a = 10;
	char c = 'A';  // A - 65

	// 1、普通函数调用时可以发生自动类型转换(隐式类型转换)
	cout << "a + c = " << Fun_Add01(a, c) << endl;  // 正确,将char类型的'A'隐式转换为int类型  'A' 对应 ASCII码 65
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述
(2)、函数模板调用时,如果利用自动类型推导,不会发生隐式类型转换;

// 普通函数与函数模板区别

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 利用模板提供通用的相加函数
template<typename T>  // 声明一个模板,告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
int Fun_Add02(T a, T b) {
	return a + b;
}

void test() {

	int a = 10;
	char c = 'A';  // A - 65

	// 2、函数模板调用时,如果利用自动类型推导,不会发生隐式类型转换
	//cout << "a + c = " << Fun_Add02(a, c) << endl; // 报错,使用自动类型推导时,不会发生隐式类型转换
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

(3)、如果利用显示指定类型的方式,可以发生隐式类型转换。

// 普通函数与函数模板区别

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 利用模板提供通用的相加函数
template<typename T>  // 声明一个模板,告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
// 此处不可使用&,引用的本质在c++内部实现是一个指针常量;指针常量是指针指向不可改,指向a地址后,不可再指向b地址
// 使用赋值,会创建一个临时变量,不改变实参
int Fun_Add02(T a, T b) {  
	return a + b;
}

void test() {

	int a = 10;
	char c = 'A';  // A - 65

	// 3、如果利用显示指定类型的方式,可以发生隐式类型转换
	cout << "a + c = " << Fun_Add02<int>(a, c) << endl;  // 正确,如果用显示指定类型,可以发生隐式类型转换
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述

2.4 普通函数与函数模板的调用规则

(1)、如果函数模板和普通函数都可以实现,优先调用普通函数;

// 普通函数与函数模板调用规则

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 普通函数
void Fun_Print(int a, int b) {
	cout << "调用普通函数!" << endl;
}

// 函数模板
template<typename T>  // 声明一个模板,告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
void Fun_Print(T a, T b) {
	cout << "调用函数模板!" << endl;
}

void test() {

	int a = 10;
	int b = 20;

	// 1、如果函数模板和普通函数都可以实现,优先调用普通函数
	// 注意 如果告诉编译器  普通函数是有的,但只是声明没有实现,或者不在当前文件内实现,就会报错找不到
	Fun_Print(a, b);
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述
(2)、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板;

// 普通函数与函数模板调用规则

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 普通函数
void Fun_Print(int a, int b) {
	cout << "调用普通函数!" << endl;
}

// 函数模板
template<typename T>  // 声明一个模板,告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
void Fun_Print(T a, T b) {
	cout << "调用函数模板!" << endl;
}

void test() {

	int a = 10;
	int b = 20;

	// 2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
	Fun_Print<>(a, b);
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述
(3)、函数模板也可以发生重载;

// 普通函数与函数模板调用规则

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 普通函数
void Fun_Print(int a, int b) {
	cout << "调用普通函数!" << endl;
}

// 函数模板
template<typename T>  // 声明一个模板,告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
void Fun_Print(T a, T b) {
	cout << "调用函数模板!" << endl;
}

// 重载函数模板
template<typename T>  // 声明一个模板,告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
void Fun_Print(T a, T b, T c) {
	cout << "调用重载函数模板!" << endl;
}

void test() {

	int a = 10;
	int b = 20;

	// 3、函数模板也可以发生重载
	int c = 30;
	Fun_Print<>(a, b, c);
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述
(4)、如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板。

// 普通函数与函数模板调用规则

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 普通函数
void Fun_Print(int a, int b) {
	cout << "调用普通函数!" << endl;
}

// 函数模板
template<typename T>  // 声明一个模板,告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
void Fun_Print(T a, T b) {
	cout << "调用函数模板!" << endl;
}

void test() {

	int a = 10;
	int b = 20;

	// 4、如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
	char d = 'a';
	char e = 'b';
	Fun_Print(d, e);  // 调用函数模板;如果调用普通函数,需要将char转为int,程序为了避免麻烦,调函数模板,可以产生更好的匹配
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述

2.5 模板的局限性

(1)、模板的通用性并不是万能的

template<class T>
void f(T a, T b)
{ 
   	a = b;
}

在上述代码中提供的赋值操作,如果传入的a和b是一个数组,就无法实现了

template<class T>
void f(T a, T b)
{ 
   	if(a > b) { ... }
}

在上述代码中,如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型,也无法正常运行

(2)、因此C++为了解决这种问题,提供模板的重载,可以为这些特定的类型提供具体化的模板

// 函数模板的局限性

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建一个Person类
class Person {

public:
	Person(string name, int age) {  // 有参构造,赋值
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};

// 普通的通用函数模板;判断两个数是否相等
template<typename T>  // 声明一个模板,告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
bool Fun_Compare(T& a, T& b) {
	// 相等返回true,否则返回false
	if (a == b) {
		return true;
	}
	else {
		return false;
	}
}

// 解决方法:1、运算符重载(麻烦,如果是<,>等都需要重载一遍)

// 具体化,显示具体化的原型和定义以template<>开头,并通过名称来指出类型
// 解决方法:2、具体化优先于常规模板
template<> bool Fun_Compare(Person& p1, Person& p2) {  // template<>告诉编译器为模板的重载
	if (p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age) {  // 判断实例p1和p2的姓名、年龄是否都相等
		return true;
	}
	else {
		return false;
	}
}

void test01() {

	int a = 10;
	int b = 10;

	// 内置数据类型可以直接使用通用的函数模板
	bool con = Fun_Compare(a, b);

	if (con) {
		cout << "a == b" << endl;
	}
	else {
		cout << "a != b" << endl;
	}
}

void test02() {

	Person p1("张三", 18);
	Person p2("张三", 18);

	// 自定义数据类型,不会调用普通的通用函数模板
	// 可以创建具体化的Person数据类型的模板,用于特殊处理这个类型
	bool con = Fun_Compare(p1, p2);

	if (con) {
		cout << "p1 == p2" << endl;
	}
	else {
		cout << "p1 != p2" << endl;
	}
}

int main() {

	test01();
	test02();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述

2.6 函数模板案例

(1)、利用函数模板封装一个排序的函数,可以对不同数据类型数组进行排序

(2)、排序规则从大到小,排序算法为选择排序

(3)、分别利用char数组int数组进行测试

// 函数模板案例

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>  // 声明一个模板,告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错,T是一个通用数据类型
void Fun_Swap(T& a, T& b) {
	T temp = a;  // 创建一个临时变量存放元素
	a = b;
	b = temp;
}

// 利用选择排序,进行对数组从大到小的排序,提供通用排序模板
template<typename T>
void Fun_Sort(T arr[], int len) {
	for (int i = 0; i < len; i++) {  // 获取每一个元素,与它之后的元素进行对比
		int max = i;  // 最大数的下标;假设认定第一个下标为最大值
		for (int j = i + 1; j < len; j++) {  // 获取第i个元素之后的所有元素
			if (arr[max] < arr[j]) {  // 认定的最大值比遍历出的数组要小,说明j下标的元素才是真正的最大值
				max = j;  // 将j赋值给max
			}
		}
		if (max != i) {  // 如果最大数的下标不是i,交换两者
			Fun_Swap(arr[max], arr[i]);  // 将最大下标的元素,与第i个元素进行交换
		}
	}
}

// 打印数组通用模板
template<typename T>
void Fun_Print(T arr[], int len) {
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << arr[i] << " ";  // 每个数组元素之间使用空格分开
	}
	cout << endl;  // 换行
}

// 测试int数组
void test01() {

	int int_Arr[] = { 7,2,6,9,1,0,5,3 };
	int len = sizeof(int_Arr) / sizeof(int);  // sizeof():求对象或者类型的大小

	cout << "int型数组排序前:" << endl;
	Fun_Print(int_Arr, len);

	Fun_Sort(int_Arr, len);

	cout << "int型数组排序后:" << endl;
	Fun_Print(int_Arr, len);
}

// 测试char数组
void test02() {

	char char_Arr[] = "ksiudxtenz";
	int len = sizeof(char_Arr) / sizeof(char);

	cout << "char型数组排序前:" << endl;
	Fun_Print(char_Arr, len);

	Fun_Sort(char_Arr, len);

	cout << "char型数组排序后:" << endl;
	Fun_Print(char_Arr, len);
}

int main() {

	test01();
	test02();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

C++ 模板、函数模板、类模板_第4张图片

3. 类模板

3.1 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。

语法:

template

解释:

template — 声明创建模板

class — 表面其后面的符号是一种数据类型,可以用typename代替

T — 通用的数据类型,名称可以替换,通常为大写字母

// 类模板语法

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建一个Person类模板
template<class nameType, class ageType>  // nameType、ageType为虚拟类型
class Person {

public:
	Person(nameType name, ageType age) {  // 有参构造,赋值
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	void Fun_Print() {  // 打印成员属性
		cout << "姓名:" << this->m_Name << "   年龄:" << this->m_Age << endl;
	}

	nameType m_Name;  // 姓名
	ageType m_Age;  // 年龄
};

void test() {

	// 指定nameType为string类型,ageType为int类型
	Person<string, int> p("张三", 18);  // 类型参数化;<>模板的参数列表

	p.Fun_Print();  // 调用成员函数Fun_Print()
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述

3.2 类模板与函数模板区别

(1)、类模板没有自动类型推导的使用方式;

// 类模板与函数模板区别

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建一个Person类模板
template<class nameType, class ageType>  // nameType、ageType为虚拟类型
class Person {

public:
	Person(nameType name, ageType age) {  // 有参构造,赋值
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	void Fun_Print() {  // 打印成员属性
		cout << "姓名:" << this->m_Name << "   年龄:" << this->m_Age << endl;
	}

	nameType m_Name;  // 姓名
	ageType m_Age;  // 年龄
};

void test() {

	// 1、类模板没有自动类型推导的使用方式
	//Person p("张三", 18);  // 错误 类模板使用时候,不可以用自动类型推导

	// 必须使用显示指定类型的方式,使用类模板
	Person<string, int> p("张三", 18);

	p.Fun_Print();  // 调用成员函数Fun_Print()
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述
(2)、类模板在模板参数列表中可以有默认参数

// 类模板与函数模板区别

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建一个Person类模板
template<class nameType, class ageType = int>  // 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
class Person {

public:
	Person(nameType name, ageType age) {  // 有参构造,赋值
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	void Fun_Print() {  // 打印成员属性
		cout << "姓名:" << this->m_Name << "   年龄:" << this->m_Age << endl;
	}

	nameType m_Name;  // 姓名
	ageType m_Age;  // 年龄
};

void test() {

	// 2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
	Person<string> p("李四", 40);  // 类模板中的模板参数列表,可以指定默认参数

	p.Fun_Print();  // 调用成员函数Fun_Print()
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述

3.3 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:

(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。

// 类模板中成员函数创建时机

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Aoo类
class Aoo {

public:
	void Fun_Print1() {
		cout << "调用Fun_Print1()函数!" << endl;
	}
};

// 创建Boo类
class Boo {

public:
	void Fun_Print2() {
		cout << "调用Fun_Print2()函数!" << endl;
	}
};

// 创建Coo类模板
template<class T>  // 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
class Coo {

public:

	T t;

	// 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() {    // 没有调用时,不会创建;无法确定obj是何类型
		t.Fun_Print1();
	}

	void Fun2() {
		t.Fun_Print2();
	}
};

void test() {

	Coo<Aoo> c;  // T为Aoo的数据类型

	c.Fun1();  // 相当于Aoo.Fun_Print1()

	// 编译会出错,说明函数调用才会去创建成员函数
	//c.Fun2();  // 编译会出错:Fun_Print2不是Aoo的成员;Aoo.Fun_Print2(),Aoo类中并没有Fun_Print2()函数
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述

3.4 类模板对象做函数参数

(1)、类模板实例化出的对象,向函数传参的方式;

(2)、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;

// 类模板对象做函数参数:指定传入的类型

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建一个Person类模板
template<class nameType, class ageType = int>  // 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
class Person {

public:
	Person(nameType name, ageType age) {  // 有参构造,赋值
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	void Fun_Print() {  // 打印成员属性
		cout << "姓名:" << this->m_Name << "   年龄:" << this->m_Age << endl;
	}

public:
	nameType m_Name;  // 姓名
	ageType m_Age;  // 年龄
};

// 1、指定传入的类型
void Print_Person(Person<string>& p) {  // Person类模板的对象p做函数Print_Person中的一个参数
	p.Fun_Print();
}

void test() {

	Person<string> p("张三", 18);  // :类模板参数类型;p("张三", 18):有参构造
	Print_Person(p);  // 调用Print_Person()函数,传入p
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述
2)参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递;

// 类模板对象做函数参数:参数模板化

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建一个Person类模板
template<class nameType, class ageType = int>  // 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
class Person {

public:
	Person(nameType name, ageType age) {  // 有参构造,赋值
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	void Fun_Print() {  // 打印成员属性
		cout << "姓名:" << this->m_Name << "   年龄:" << this->m_Age << endl;
	}

public:
	nameType m_Name;  // 姓名
	ageType m_Age;  // 年龄
};

// 2、参数模板化
template<class T1, class T2>  // 告诉函数T1, T2是模板中的两个参数类型
void Print_Person(Person<T1, T2>& p) {  // 将string, int模板化,变成T1, T2
	p.Fun_Print();

	// typeid()查看类型,name()将类型以字符串形式显示出来
	cout << "T1的类型为: " << typeid(T1).name() << endl;  
	cout << "T2的类型为: " << typeid(T2).name() << endl;
}

void test() {

	Person<string, int> p("李四", 40);  // :类模板参数类型;p("李四", 40):有参构造
	Print_Person(p);  // 调用Print_Person()函数,传入p
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

C++ 模板、函数模板、类模板_第5张图片
3)、整个类模板化 — 将这个对象类型模板化进行传递。

// 类模板对象做函数参数:整个类模板化

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建一个Person类模板
template<class nameType, class ageType = int>  // 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
class Person {

public:
	Person(nameType name, ageType age) {  // 有参构造,赋值
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	void Fun_Print() {  // 打印成员属性
		cout << "姓名:" << this->m_Name << "   年龄:" << this->m_Age << endl;
	}

public:
	nameType m_Name;  // 姓名
	ageType m_Age;  // 年龄
};

// 3、整个类模板化
template<class T>
void Print_Person(T& p) {  // 编译器自动推导出T为Person类型
	p.Fun_Print();

	// typeid()查看类型,name()将类型以字符串形式显示出来
	cout << "T的类型为: " << typeid(T).name() << endl;  
}

void test() {

	Person<string, int> p("王五", 51);
	Print_Person(p);  // 调用Print_Person()函数,传入p
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

C++ 模板、函数模板、类模板_第6张图片

3.5 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;

(2)、如果不指定,编译器无法给子类分配内存;

// 类模板继承

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建一个父类模板
template<class T>
class Aoo {
	T m;
};

//class Boo :public Aoo {};  // 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 Boo :public Aoo<int> {  // 必须指定一个类型;此时类型写死,必须是int

};

void test() {

	Boo b;
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

(3)、如果想灵活指定出父类中T的类型,子类也需变为类模板。

// 类模板继承

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建一个父类模板
template<class T>
class Aoo {
	T m;
};

// 如果想灵活指定父类中T类型,子类也需要变类模板
template<class T1, class T2>
class Boo :public Aoo<T2> {  // 类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型

public:
	Boo() {
		// typeid()查看类型,name()将类型以字符串形式显示出来
		cout << "T1的类型为: " << typeid(T1).name() << endl;
		cout << "T2的类型为: " << typeid(T2).name() << endl;
	}

	T1 t;
};

void test() {

	Boo<int, char> b;  // int传给T1,T1为子类Boo中t的类型;char传给T2,T2为父类Aoo中m的类型
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述

3.6 类模板成员函数类外实现

// 类模板中成员函数类外实现

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建一个类模板,只声明
template<class T1, class T2>
class Person {

public:

	// 成员函数类内声明
	Person(T1 name, T2 age);
	void Fun_Print();

public:

	T1 m_Name;  // 姓名
	T2 m_Age;  // 年龄
};

// 构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {  // 类模板的类外实现;Person::Person(T1 name, T2 age)普通函数的类外实现;Person::作用域
	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>::Fun_Print() {  // Person类::作用域下的Fun_Print()函数,体现为模板参数列表,template告诉服务器为类模板中的成员函数参数类型
	cout << "姓名:" << this->m_Name << "   年龄:" << this->m_Age << endl;
}

void test() {

	Person<string, int> p("张三", 18);
	p.Fun_Print();
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述

3.7 类模板分文件编写

类模板成员函数分文件编写产生的问题:

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

解决方式:

(1)、解决方式1:直接包含.cpp源文件(将包含头文件person.h改为person.cpp);

Person.h中代码:

#pragma once  // 防止头文件重复包含

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建一个类模板,只声明
template<class T1, class T2>
class Person {

public:

	// 成员函数类内声明
	Person(T1 name, T2 age);
	void Fun_Print();

public:

	T1 m_Name;  // 姓名
	T2 m_Age;  // 年龄
};

Person.cpp中代码:

# include "Person.h"  // 包含Person.h头文件

// 构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {  // 类模板的类外实现;Person::Person(T1 name, T2 age)普通函数的类外实现;Person::作用域
	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>::Fun_Print() {  // Person类::作用域下的Fun_Print()函数,体现为模板参数列表,template告诉服务器为类模板中的成员函数参数类型
	cout << "姓名:" << this->m_Name << "   年龄:" << this->m_Age << endl;
}

main.cpp中代码:

//#include "person.h"  // 模板函数,调用时生成,包含person.h头文件,头文件中的模板函数Person、showPerson并不会生成产生这两个函数,看不到也不会去找cpp中的函数

#include "Person.cpp"  // 解决方式1:直接包含Person.cpp源文件

void test() {

	Person<string, int> p("LZQ", 25);
	p.Fun_Print();  // 调用p对象的Fun_Print()函数
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述
(2)、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。

Person.hpp中代码:

#pragma once  // 防止头文件重复包含

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

 // 创建一个类模板,只声明
template<class T1, class T2>
class Person {

public:

	// 成员函数类内声明
	Person(T1 name, T2 age);
	void Fun_Print();

public:

	T1 m_Name;  // 姓名
	T2 m_Age;  // 年龄
};

// 构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {  // 类模板的类外实现;Person::Person(T1 name, T2 age)普通函数的类外实现;Person::作用域
	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>::Fun_Print() {  // Person类::作用域下的Fun_Print()函数,体现为模板参数列表,template告诉服务器为类模板中的成员函数参数类型
	cout << "姓名:" << this->m_Name << "   年龄:" << this->m_Age << endl;
}

main.cpp中代码:

// 解决方式2:将声明和实现写到一起,文件后缀名改为.hpp(hpp一般看见,就知道是类模板,约定俗成)
#include "person.hpp"

void test() {

	Person<string, int> p("LZQ", 25);
	p.Fun_Print();  // 调用p对象的Fun_Print()函数
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述

3.8 类模板与友元

类模板配合友元函数的类内和类外实现

(1)、全局函数类内实现 ----- 直接在类内声明友元即可;

// 类模板中成员函数类内实现

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

 // 创建一个类模板Person
template<class T1, class T2>
class Person {

	// 1、全局函数配合友元   类内实现  (直接在类内写全局有元函数的函数定义和函数实现)
	friend void Fun_Print(Person<T1, T2>& p) {  // Person类型,有两个属性,参数模板化
		cout << "姓名:" << p.m_Name << "   年龄:" << p.m_Age << endl;
	}

public:

	Person(T1 name, T2 age) {  // 构造函数需写在public公共下,否则无法初始化对象
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

private:  // 私人属性

	T1 m_Name;  // 姓名
	T2 m_Age;  // 年龄
};

void test() {

	// 1、全局函数在类内实现

	Person <string, int> p("张三", 18);  // 创建Person对象p("张三", 18);
	Fun_Print(p);  // 调用全局函数
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述
(2)、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。

// 类模板中成员函数类外实现

#include   // 包含标准输入输出流头文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 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
// 提前让编译器知道Person类的存在
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 void Fun_Print(Person & p); 

template<class T1, class T2>
// 函数模板的实现;先让编译器看到这有一个类外实现的模板函数定义;函数中有个Person类型,需让编译器知道有个Person存在,并告诉编译器这是一个模板,加上模板template
void Fun_Print(Person<T1, T2>& p) {  // 全局函数,不需要加作用域
	cout << "类外实现 ----    姓名:" << p.m_Name << "   年龄:" << p.m_Age << endl;
}

 // 创建一个类模板Person
template<class T1, class T2>
class Person {

	// 2、全局函数配合友元  类外实现
	// 加一个空模板参数列表<>;代表函数模板的函数声明
	// 如果全局函数是类外实现,需要让编译器提前知道这个函数的存在;本质发生变化,这是一个函数模板
	// 如果不加<>,实际是一个普通函数的声明;和类外的函数模板实现不是一套东西
	friend void Fun_Print<>(Person<T1, T2>& p);

public:

	Person(T1 name, T2 age) {  // 构造函数需写在public公共下,否则无法初始化对象
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

private:  // 私人属性

	T1 m_Name;  // 姓名
	T2 m_Age;  // 年龄
};

void test() {

	// 2、全局函数在类外实现

	Person <string, int> p("张三丰", 999);  // 创建Person对象p("张三丰", 999);
	Fun_Print(p);  // 调用全局函数
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

在这里插入图片描述
经典案例:类模板案例


总结

(1)、函数模板利用关键字 template;

(2)、使用函数模板有两种方式:自动类型推导、显示指定类型;

(3)、模板的目的是为了提高复用性,将类型参数化;

(4)、使用模板时必须确定出通用数据类型T,并且能够推导出一致的类型;

(5)、建议使用显示指定类型的方式,调用函数模板,因为可以自己确定通用类型T;

(6)、既然提供了函数模板,最好就不要提供普通函数,否则容易出现二义性;

(7)、利用具体化的模板,可以解决自定义类型的通用化;

(8)、学习模板并不是为了写模板,而是在STL能够运用系统提供的模板;

(9)、类模板和函数模板语法相似,在声明模板template后面加类,此类称为类模板;

(10)、类模板使用只能用显示指定类型方式;

(11)、类模板中的模板参数列表可以有默认参数;

(12)、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;

(13)、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;

(14)、使用比较广泛是第一种:指定传入的类型;

(15)、如果父类是类模板,子类需要指定出父类中T的数据类型;

(16)、类模板中成员函数类外实现时,需要加上模板参数列表;

(17)、类模板分文件编写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

(18)、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;

(19)、模板可以提高代码复用,需要熟练掌握。

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