58课 类模板的概念和意义

本文学习自 狄泰软件学院 唐佐林老师的 C++课程

---

问题：在C++中能否将泛型思想应用于类？

• 一些类主要用于存储是组织数据元素
• 类中数据组织的方式和数据元素具体类型无关
• 如：数组类，链表类等等

C++中将模板的思想应用于类，使得类的实现不关注数据元素的具体类型，而只关注所需要实现的功能。

C++中的类模板

以相同的方式处理不同的类型
在类声明前使用template进行标识
<typename T>用于说明类中使用的泛指类型T

template <typename T>
class Operator
{
public:
	T op(T a,T b);
};

类模板的应用

• 只能显示指定具体类型，无法自动推导

• 使用具体类型定义对象

    Operator<int> op1;
    Operator<string> op2;
    int i = op1.op(1, 2);
    string s = op2.op("MMM","NNN");
  

• 声明的泛型类型T可以出现在类模板的任意地方

• 编译器堆类模板的处理方式和函数模板相同

  • 从类模板通过具体类型产生不同的类
  • 在声明的地方对类模板代码本身进行编译
  • 在使用的地方对参数替换后的代码进行编译

例1

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

template < typename T1, typename T2 >
class Test
{
public:
    void add(T1 a, T2 b)
    {
        cout << "void add(T1 a, T2 b)" << endl;
        cout << a + b << endl;
    }
};

template < typename T1, typename T2 >
class Test < T1*, T2* >      // 关于指针的特化实现
{
public:
    void add(T1* a, T2* b)
    {
        cout << "void add(T1* a, T2* b)" << endl;
        cout << *a + *b << endl;
    }
};

template < typename T >
class Test < T, T >    // 当 Test 类模板的两个类型参数完全相同时，使用这个实现
{
public:
    void add(T a, T b)
    {
        cout << "void add(T a, T b)" << endl;
        cout << a + b << endl;
    }
    void print()
    {
        cout << "class Test < T, T >" << endl;
    }
};

template<  >
class Test < void*, void* >    // 当 T1 == void* 并且 T2 == void* 时
{
public:
    void add(void* a, void* b)
    {
        cout << "void add(void* a, void* b)" << endl;
        cout << "Error to add void* param..." << endl;
    }
};

int main()
{
    Test<int, float> t1;
    Test<long, long> t2;
    Test<void*, void*> t3;

    t1.add(1, 2.5);

    t2.add(5, 5);
    t2.print();

    t3.add(NULL, NULL);

    Test<int*, double*> t4;
    int a = 1;
    double b = 0.1;

    t4.add(&a, &b);

    return 0;
}

类模板的工程应用

• 类模板必须在头文件中定义
• 类模板不能分开实现在不同的文件中
• 类模板外部定义的成员函数需要加上模板<>声明

总结

• 泛型编程的思想可以应用于类
• 类模板以相同的方式处理不同类型的数据
• 类模板非常适用于编写数据结构相关的代码
• 类模板在使用时只能显式指定类型

---