02.类模板
2、类模板
2.1 类模板语法
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。
template
// 类
- template：声明创建模板
- typename：表名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
#include
using namespace std;
// 类模板
template
class Person {
public:
Person(NameType name, AgeType age){
this->mName = name;
this->mAge = age;
}
void showPerson() {
cout << "name: " << this->mName << "age: " << this->mAge << endl;
}
public:
NameType mName;
AgeTyep mAge;
};
void test01() {
// 指定 NameType 为 string 类型，AgeType 为 int 类型
PersonP1("孙悟空",999);
P1.showPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 类模板和函数模板语法类似，在声明模板 template 后面加类，此类称为类模板
2.2 类模板和函数模板的区别
- 类模板没有自动类型推导的使用方式
- 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
#include
using namespace std;
// 类模板
template
class Person {
public:
Person(nameType name, AgeType age) {
this->mName = name;
this->mAge = age;
}
void showPerson() {
cout << "name: " << this->mName << "age: " << this->mAge << endl;
}
public:
NameType mName;
AgeType mAge;
};
//1、类模板没有自动类型推导的使用方式
//1、类模板没有自动类型推导的使用方式
void test01()
{
// Person p("孙悟空", 1000); // 错误 类模板使用时候，不可以用自动类型推导
Person p("孙悟空", 1000); // 必须使用显示指定类型的方式，使用类模板
p.showPerson();
}
//2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02() {
Personp("猪八戒",999); // 类模板中的模板参数列表，库指定默认参数
p.showPerson();
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 类模板使用只能用显示指定类型方式
- 类模板中的模板参数列表可以有默认参数
2.3 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：
- 普通类中的成员函数一开始就可以创建
- 类模板中的成员函数在调用时才创建
#include
using namespace std;
class Person1 {
public:
void showPerson1() {
cout << "Person1 show" << endl;
}
};
class Person2 {
public:
void showPerson2() {
cout << "Person2 show" << endl;
}
};
template
class MyClass {
public:
T obj;
// 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() { obj.showPerson1(); }
void fun2() { obj.showPerson2(); }
};
void test01()
{
MyClass m;
m.fun1();
// m.fun2(); // 编译会出错，说明函数调用才会去创建成员函数
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 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
2.4 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
共三种传入方式：
- 指定传入的类型：直接显示对象的数据类型
- 参数模板化：将对象中的参数变为模板进行传递
- 整个类模板化：将这个对象类型模板化进行传递
#include
#include
using namespace std;
// 类模板
template
class Person {
public:
Person(NameType name, AgeType age) {
this->mName = name;
this->mAge = age;
}
void showPerson() {
cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
}
public:
NameType mName;
AgeType mAge;
};
// 1、类模板对象作为函数参数，方式一：指定传入的类型
void printPerson1(Person& p) {
p.showPerson();
}
void test01() {
Personp("孙悟空", 100);
printPerson1(p);
}
// 2、参数模板化
template
void printPerson2(Person& p) {
p.showPerson();
cout << "T1的类型为： " << typeid(T1).name() << endl;
cout << "T2的类型为： " << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02() {
Personp("猪八戒", 90);
printPerson2(p);
}
// 3、整个类模板化
template
void printPerson3(T& p) {
cout << "T的类型为： " << typeid(T).name() << endl;
p.showPerson();
}
void test03() {
Personp("唐僧", 30);
printPerson3(p);
}
int main() {
test01();
test02();
test03();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 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
- 使用比较广泛的是第一种：指定传入的类型
2.5 类模板与继承
当类模板碰到继承时，需要注意以下几点：
- 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
- 如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板
2.6 类模板成员函数类外实现
#include
using namespace std;
// 类模板中成员函数类外实现
template
class Person {
public:
// 成员函数类内声明
Person(T1 name, T2 age);
void showPerson();
public:
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};
// 构造函数 类外实现
template
Person::Person(T1 name, T2 age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
// 成员函数 类外实现
template
void Person::showPerson() {
cout << "姓名：" << this->m_Name << " 年龄：" << this->m_Age << endl;
}
void test01() {
Personp("Tom", 20);
p.showPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表
2.7 类模板和友元
- 全局函数类内实现：直接在类内声明友元即可
- 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
#include
#include
using namespace std;
// 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
templateclass 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 printPerson2(Person& p);
template
class Person {
// 1、全局函数配合友元 类内实现
friend void printPerson(Person& p) {
cout << "姓名：" << p.m_Name << "年龄：" << p.m_Age << endl;
}
// 全局函数配合友元 类外实现
friend void printPerson2<>(Person& p);
public:
Person(T1 name, T2 age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
private:
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};
// 1、全局函数在类内实现
void test01() {
Person p("Tom", 20);
printPerson(p);
}
// 2、全局函数在类外实现
void test02() {
Personp("Jerry", 30);
printPerson2(p);
}
template
void printPerson2(Person& p) {
cout << "类外实现 --- 姓名：" << p.m_Name << "年龄：" << p.m_Age << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 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
2.8 类模板案例
案例描述：实现一个通用的数组类，要求如下：
- 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
- 将数组中的数据存储到堆区
- 构造函数中可以传入数组的容量
- 提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
- 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
- 可以通过下标的方式访问数组中的元素
- 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量
myArray.hpp文件
#pragma
#include
#include
using namespace std;
template
class MyArray {
public:
// 构造函数
MyArray(int capatity) {
this->m_Capacity = capatity;
this->m_Size = 0;
pAddress = new T[this->m_Capacity];
}
// 拷贝函数
MyArray(const MyArray& arr) {
this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
this->m_Size = arr.m_Size;
this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
for (int i = 0; i < this->m_Size; ++i) {
// 如果T为对象，而且还包含指针，必须需要重载 = 操作符，因为这个等号不是构造 而是赋值，
// 普通类型可以直接 = 但是指针类型需要深拷贝
this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
}
}
// 重载 = 操作符 防止浅拷贝问题
MyArray& operator=(const MyArray& myarray) {
if (this->pAddress != nullptr) {
delete[] this->pAddress;
this->m_Capacity = 0;
this->m_Size = 0;
}
this->m_Capacity = myarray.m_Capacity;
this->m_Size = myarray.m_Size;
this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
for (int i = 0; i < this->m_Size; ++i) {
this->pAddress[i] = myarray[i];
}
return *this;
}
// 重载 [] 操作符 arr[0]
T& operator[](int index) {
return this->pAddress[index];//不考虑越界，用户自己去处理
}
// 尾插法
void push_back(const T& val) {
if (this->m_Capacity == this->m_Size) {
return;
}
this->pAddress[this->m_Size] = val;
this->m_Size++;
}
// 尾删法
void pop_back() {
if (this->m_Size == 0) {
return;
}
this->m_Size--;
}
//获取数组容量
int getCapacity() {
return this->m_Capacity;
}
// 获取数组大小
int getSize() {
return this->m_Size;
}
~MyArray() {
if (this->pAddress != nullptr) {
delete[] this->pAddress;
this->pAddress = nullptr;
this->m_Capacity = 0;
this->m_Size = 0;
}
}
private:
T* pAddress; // 指向一个堆空间，这个空间存储真正的数据
int m_Capacity; // 容量
int m_Size; // 大小
};
myArray.cpp文件
#include "myArray.hpp"
void printIntArray(MyArray& arr) {
for (int i = 0; i < arr.getSize(); ++i) {
cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;
}
// 测试内置数据类型
void test01() {
MyArray array1(10);
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
array1.push_back(i);
}
cout << "array1打印输出：" << endl;
printIntArray(array1);
cout << "array1的大小：" << array1.getSize() << endl;
cout << "array1的容量：" << array1.getCapacity() << endl;
cout <<-----------------------------------" << endl;
MyArray array2(array1);
array2.pop_back();
cout << "array2打印输出：" << endl;
printIntArray(array2);
cout << "array2的大小：" << array2.getSize() << endl;
cout << "array2的容量：" << array2.getCapacity() << endl;
}
// 测试自定义数据类型
class Person {
public:
Person() {}
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
public:
string m_Name;
int m_Age;
};
void printPersonArray(MyArray& personArr) {
for (int i = 0; i < personArr.getSize(); ++i) {
cout << "姓名：" << personArr[i].m_Name << " 年龄：" << personArr[i].m_Age << endl;
}
}
void test02() {
// 创建数组
MyArraypArray(10);
Person p1("孙悟空", 999);
Person p2("韩信", 20);
Person p3("妲己", 18);
Person p4("王昭君", 15);
Person p5("赵云", 24);
// 插入数据
pArray.push_back(p1);
pArray.push_back(p2);
pArray.push_back(p3);
pArray.push_back(p4);
pArray.push_back(p5);
printPersonArray(pArray);
cout << "pArray的大小：" << pArray.getSize() << endl;
cout << "pArray的容量：" << pArray.getCapacity() << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}