C++练习【类模板】

目录

一、题目：

二、解答：

三、C++类模板的概念

四、C++类模板的优点

五、C++类模板的应用场景

六、使用C++类模板时的注意事项

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一、题目

重写下面的类定义，使它成为一个类模板：
 

class example1{
public:
    example1(double min, double max);
    example1(const double *array, ine size);
    
    double& operator[](int index);
    bool operator==(const example1&)const;
    
    bool insert(const double*,int);
    bool insert(double);
    
    double min() const {return _min;};
    double max() const {return _max;};
    
    void min(double);
    void max(double);
    int count(double value) const;
    
private:
    int size;
    double *parray;
    double _min;
    double _max;
}

二、解答

template 
class example1 {
public:
    example1(T min, T max);
    example1(const T* array, int size);

    T& operator[](int index);
    bool operator==(const example1&) const;

    bool insert(const T* array, int size);
    bool insert(T value);

    T min() const { return _min; };
    T max() const { return _max; };

    void min(T value);
    void max(T value);
    int count(T value) const;

private:
    int size;
    T* parray;
    T _min;
    T _max;
};

template 
example1::example1(T min, T max) : size(0), parray(nullptr), _min(min), _max(max) {}

template 
example1::example1(const T* array, int size) : size(size), _min(0), _max(0) {
    parray = new T[size];
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        parray[i] = array[i];
        if (i == 0 || _min > array[i]) {
            _min = array[i];
        }
        if (i == 0 || _max < array[i]) {
            _max = array[i];
        }
    }
}

template 
T& example1::operator[](int index) {
    return parray[index];
}

template 
bool example1::operator==(const example1& other) const {
    if (size != other.size) {
        return false;
    }
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        if (parray[i] != other.parray[i]) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

template 
bool example1::insert(const T* array, int size) {
    if (array == nullptr || size <= 0) {
        return false;
    }
    T* new_array = new T[this->size + size];
    for (int i = 0; i < this->size; i++) {
        new_array[i] = parray[i];
    }
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        new_array[this->size + i] = array[i];
        if (i == 0 || _min > array[i]) {
            _min = array[i];
        }
        if (i == 0 || _max < array[i]) {
            _max = array[i];
        }
    }
    delete[] parray;
    parray = new_array;
    this->size += size;
    return true;
}

template 
bool example1::insert(T value) {
    return insert(&value, 1);
}

template 
void example1::min(T value) {
    _min = value;
}

template 
void example1::max(T value) {
    _max = value;
}

template 
int example1::count(T value) const {
    int cnt = 0;
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        if (parray[i] == value) {
            cnt++;
        }
    }
    return cnt;
}

在上面的示例中，我们使用了类模板的定义方式，并在类的各个成员函数中使用了类型参数T来代。

三、C++类模板的概念

        C++类模板是一种通用的类定义，它能够定义一个通用的类模板，并根据模板参数的不同生成具有不同数据类型的类。模板参数是一个或多个占位符，这些占位符在模板实例化时被替换成具体的类型或值。

类模板的定义使用关键字template，后面跟着尖括号<>，其中包含一个或多个模板参数。

四、C++类模板的优点

1. 代码重用：类模板允许我们编写通用的代码，可以适用于多种类型。通过使用类模板，我们可以避免为每种数据类型编写重复的代码，从而提高代码的可重用性。

2. 类型安全：类模板是类型安全的，因为它们要求在编译时指定类型参数。这样可以避免在运行时出现类型错误。

3. 灵活性：类模板可以与其他C++特性（如继承、多态和模板特化）一起使用，从而提高了编程灵活性。

4. 性能优化：通过使用类模板，可以提高程序的执行效率，因为编译器可以对模板进行优化。特别是在容器类等需要频繁访问元素的情况下，使用模板可以大幅提高程序的性能。

五、C++类模板的应用场景

        C++类模板的应用场景非常广泛，主要体现在以下几个方面：

1. 容器类：STL中的容器类如vector、list、map等都是基于类模板实现的。容器类需要存储不同类型的数据，因此使用类模板可以很方便地实现通用的容器类，避免了重复编写代码的问题。

2. 泛型算法：STL中的算法如sort、find、count等也是基于类模板实现的。这些算法需要适用于不同类型的数据，因此使用类模板可以很方便地实现通用的算法。

3. 模板元编程：模板元编程是一种在编译期进行计算的技术，它利用类模板和模板特化实现了一些高级编程技巧，如类型推导、编译期计算、元编程等。

4. 泛型编程：泛型编程是一种以通用性为目的的编程方法，它利用类模板和函数模板实现通用代码，适用于不同类型的数据。通过使用泛型编程，可以提高代码的可重用性和灵活性。

      

六、使用C++类模板时的注意事项

        使用C++类模板时需要注意以下几点：

1. 类模板的定义和实现通常需要放在头文件中，因为编译器需要在使用类模板的地方实例化出具体的类。因此，如果将类模板的定义和实现放在不同的文件中，可能会导致编译错误。

2. 类模板中的成员函数通常也需要在类模板定义的头文件中实现，而不是在cpp文件中。这是因为，当其他文件调用类模板中的成员函数时，编译器需要能够访问到这些函数的定义。

3. 在使用类模板时，必须在尖括号中指定类型参数。如果类型参数不正确或缺少类型参数，编译器将无法实例化出具体的类。

4. 类模板中可能包含一些非类型参数（如int、double等），这些参数在实例化时需要被指定。需要注意的是，这些非类型参数的取值通常需要满足一定的限制，否则会导致编译错误。

5. 类模板可以特化，即可以为特定的类型提供特定的实现。需要注意的是，类模板特化的语法和模板实例化的语法很相似，容易混淆。

         C++类模板是一种非常强大的工具，可以用于实现通用的代码，避免了重复编写代码的问题，提高了代码的可重用性和灵活性。在C++中，类模板已经成为一种常见的编程技巧，得到了广泛应用。