C++知识点56——类模板（1、模板类的介绍）

一、类模板

和函数模板一样，类模板也得通过template关键字来声明和定义，C++标准库中有很多容器都是类模板

示例

template <typename T>
class mystack
{
public:
	mystack();
	mystack(const mystack<T> &rval);
	mystack<T> &operator=(const mystack<T> &rval);
	~mystack();
	void push(const T&ele);
	void pop();
	T top() const;
	bool empty() const {
		return elem.empty();
	}

private:
	vector<T> elem;
};

template <typename T>
mystack<T>::mystack()
{
	cout<<__func__<<endl;
}

template <class T>
mystack<T>::mystack(const mystack<T> &rval):elem(rval.elem)
{
	cout<<__func__<<endl;
}

template <class T>
mystack<T> & mystack<T>::operator=(const mystack<T> &rval)
{
	cout<<__func__<<endl;
	if (this==&rval) {
		return *this;
	}
	this->elem=rval.elem;
	return *this;
}

template <typename T>
mystack<T>::~mystack()
{
	cout<<__func__<<endl;
}

template <typename T> 
void mystack<T>::push(const T &elem)
{
	cout<<__func__<<endl;
	elem.push_back(elem);
}

template <typename T>
void mystack<T>::pop()
{
	cout<<__func__<<endl;
	try {
		elem.pos_back();
	}
	catch (out_of_range){
		cout<<"out_of_range"<<endl;
	}
}

template <typename T>
T mystack<T>::top() const
{
	cout<<__func__<<endl;
	try {
		return elem.back();
	}
	catch (out_of_range){
		cout<<"out_of_range"<<endl;
	}
}

上述代码通过vector定义了一个mystack模板类。模板类的定义依然得通过template和typename关键字

template <typename T>
class mystack
{
//......
};

此处的typename可以用class替换

类模板的模板参数可以用来声明成员变量和成员函数。成员函数可以用在类内实现，也可以在类外实现，和普通类一样，在类外实现时，要指定作用成员函数的作用域，只不过类的类型时mystack<T>，所以拷贝构造函数和operator=的形参类型都是mystack<T>的引用，作用域也因此是mystack<T>，因为有模板参数，所以，成员函数在类外实现时也要加template关键字和模板参数列表（template <typename T>）

 

二、使用类模板

int main(int argc, char const *argv[])
{
	mystack<int> si;
	return 0;
}

当实例化一个类模板时，没有报错，正常输出，但是在main函数中添加si.push(10);后，编译器提示以下错误

原因是形参elem没有push_back操作，形参和成员变量重名了，修改后，输出结果如下

也就是说，上述代码中的类成员函数在调用之前，没报错，被调用后，成员函数报错了，所以，对于类模板来说，成员函数只有在被调用的时候才会实例化，而实例化相关的错误只有在实例化时才会出现，在编译模板本身时并不会出现。类模板的成员函数只有在被调用时才会实例化可以节省空间和时间

 

三、类模板的特化

有时候，通用的类模板对于某些模板实参可能并不适合，这时候就需要对类模板进行特化。特化一个类模板是需要在其起始处添加template<>，然后接下来声明特化类模板的类型

示例

template<>
class mystack<string>
{
public:
	mystack();
	mystack(const mystack<string> &rval);
	mystack<string> &operator=(const mystack<string> &rval);
	~mystack();
	void push(const string& ele);
	void pop();
	string top() const;
	bool empty() const {
		return elem.empty();
	}

private:
	deque<string> elem;
};

mystack<string>::mystack()
{
	cout<<__func__<<endl;
}

mystack<string>::mystack(const mystack<string> &rval):elem(rval.elem)
{
	cout<<__func__<<endl;
}

mystack<string> & mystack<string>::operator=(const mystack<string> &rval)
{
	cout<<__func__<<endl;
	if (this==&rval) {
		return *this;
	}
	this->elem=rval.elem;
	return *this;
}

mystack<string>::~mystack()
{
	cout<<__func__<<endl;
}

void mystack<string>::push(const string &ele)
{
	cout<<__func__<<endl;
	elem.push_back(ele);
}

void mystack<string>::pop()
{
	cout<<__func__<<endl;
	try {
		elem.pop_back();
	}
	catch (out_of_range &e){
		cout<<"out_of_range"<<endl;
	}
}

string mystack<string>::top() const
{
	cout<<__func__<<endl;
	try {
		return elem.back();
	}
	catch (out_of_range &e){
		cout<<"out_of_range"<<endl;
	}

	return "";
}

上述代码就是mystack的特化版本，大体上和类模板mystack没差多少，但是容器类型从vector变为deque，捕获异常的方式也变成捕获异常的引用，如果仍然按照类模板的代码，会出警告

上述情况说明：1、特化版本的模板类可以和原来的类模板完全不同。2、特化类模板之后，会出现编译原先类模板时不曾出现的错误，所以类模板的特化本质依旧是类模板的实例化

特化只是一种特殊的实例化，但是实例化的方式并不只有特化这一种

 

参考

《C++ Template》

《C++ Primer》

 

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