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C++ 是很強大,有各類特性來提升代碼的可重用性,有助於減小開發的代碼量和工做量。數組
C++ 提升代碼的可重用性主要有兩方面:微信
繼承的特性我已在前面篇章寫過了,本篇主要是說明「模板」的特性。函數
使用「模板」的特性設計,實際上也就是「泛型」程序設計。設計
假設咱們設計一個交換兩個整型變量的值的函數,代碼以下:3d
// 交換兩個整型變量的值的Swap函數: void Swap(int & x,int & y) { int tmp = x; x = y; y = tmp; }
若是是浮點類型的變量的值交換,則替換 int 類型爲 double 便可,代碼以下:code
// 交換兩個double型變量的值的Swap函數: void Swap(double & x,double & y) { double tmp = x; x = y; y = tmp; }
那若是是其餘變量類型的值交換,那不是每次都要從新寫一次 Swap
函數?是否是很繁瑣?且代碼後面會愈來愈冗餘。對象
可否只寫一個 Swap
函數,就能交換各類類型的變量?blog
答案是確定有的,就是用「函數模板」來解決,「函數模板」的形式:繼承
template <class 類型參數1,class 類型參數2,...> 返回值類型 模板名 (形參表) { 函數體 };
具體 Swap
「函數模板」代碼以下:
template
就是模板定義的關鍵詞,T
表明的是任意變量的類型。
template <class T> void Swap(T & x,T & y) { T tmp = x; x = y; y = tmp; }
那麼定義好「函數模板」後,在編譯的時候,編譯器會根據傳入 Swap
函數的參數變量類型,自動生成對應參數變量類型的 Swap
函數:
int main() { int n = 1,m = 2; Swap(n,m); //編譯器自動生成 void Swap(int & ,int & )函數 double f = 1.2,g = 2.3; Swap(f,g); //編譯器自動生成 void Swap(double & ,double & )函數 return 0; }
上面的實例化函數模板的例子,是讓編譯器本身來判斷傳入的變量類型,那麼咱們也能夠本身指定函數模板的變量類型,具體代碼以下:
int main() { int n = 1,m = 2; Swap<int>(n,m); // 指定模板函數的變量類型爲int double f = 1.2,g = 2.3; Swap<double>(f,g); // 指定模板函數的變量類型爲double return 0; }
在舉一個例子,下面的 MaxElement
函數定義成了函數模板,這樣無論是 int、double、char 等類型的數組,均可以使用該函數來查數組最大的值,代碼以下:
// 求數組最大元素的MaxElement函數模板 template <class T> T MaxElement(T a[], int size) // size是數組元素個數 { T tmpMax = a[0]; for(int i = 1;i < size;++i) { if(tmpMax < a[i]) { tmpMax = a[i]; } } return tmpMax; }
函數模板中,能夠不止一個類型的參數:
template <class T1, class T2> T2 MyFun(T1 arg1, T2 arg2) { cout<< arg1 << " "<< arg2<<endl; return arg2; }
T1
是傳入的第一種任意變量類型,T2
是傳入的第二種任意變量類型。
函數模板能夠重載,只要它們的形參表或類型參數表不一樣便可。
// 模板函數 1 template<class T1, class T2> void print(T1 arg1, T2 arg2) { cout<< arg1 << " "<< arg2<<endl; } // 模板函數 2 template<class T> void print(T arg1, T arg2) { cout<< arg1 << " "<< arg2<<endl; } // 模板函數 3 template<class T,class T2> void print(T arg1, T arg2) { cout<< arg1 << " "<< arg2<<endl; }
上面都是 print(參數1, 參數2)
模板函數的重載,由於「形參表」或「類型參數表」名字不一樣。
在有多個函數和函數模板名字相同的狀況下,編譯器以下規則處理一條函數調用語句:
代碼例子以下:
// 模板函數 - 1個參數類型 template <class T> T Max(T a, T b) { cout << "TemplateMax" <<endl; return 0; } // 模板函數 - 2個參數類型 template <class T, class T2> T Max(T a, T2 b) { cout << "TemplateMax2" <<endl; return 0; } // 普通函數 double Max(double a, double b) { cout << "MyMax" << endl; return 0; } int main() { int i=4, j=5; // 輸出MyMax - 匹配普通函數 Max( 1.2, 3.4 ); //輸出TemplateMax - 匹配參數同樣的模板函 Max( i, j ); //輸出TemplateMax2 - 匹配參數類型不一樣的模板函數 Max( 1.2, 3 ); return 0; }
匹配模板函數時,當模板函數只有一個參數類型時,傳入了不一樣的參數類型,是不進行類型自動轉換,具體例子以下:
// 模板函數 - 1個參數類型 template<class T> T myFunction( T arg1, T arg2) { cout<<arg1<<" "<<arg2<<"\n"; return arg1; } ... // OK :替換 T 爲 int 類型 myFunction( 5, 7); // OK :替換 T 爲 double 類型 myFunction(5.8, 8.4); // error :沒有匹配到myFunction(int, double)函數 myFunction(5, 8.4);
爲了多快好省地定義出一批類似的類,能夠定義「類模板」,而後由類模板生成不一樣的類。
類模板的定義形式以下:
template <class 類型參數1,class 類型參數2,...> //類型參數表 class 類模板名 { 成員函數和成員變量 };
用類模板定義對象的寫法:
類模板名<真實類型參數表> 對象名(構造函數實參表);
接下來,用 Pair 類用類模板的方式的實現,Pair 是一對的意思,也就是實現一個鍵值對(key-value)的關係的類。
// 類模板 template <class T1, class T2> class Pair { public: Pair(T1 k, T2 v):m_key(k),m_value(v) {}; bool operator < (const Pair<T1,T2> & p) const; private: T1 m_key; T2 m_value; }; // 類模板裏成員函數的寫法 template <class T1, class T2> bool Pair<T1,T2>::operator < (const Pair<T1,T2> &p) const { return m_value < p.m_value; } int main() { Pair<string,int> Astudent("Jay",20); Pair<string,int> Bstudent("Tom",21); cout << (Astudent < Bstudent) << endl; return 0; }
輸出結果:
1
須要注意的是,同一個類模板的兩個模板類是不兼容的:
Pair<string,int> *p; Pair<string,double> a; p = & a; //錯誤!!
當函數模板做爲類模板的成員函數時,是能夠單獨寫成函數模板的形式,成員函數模板在使用的時候,編譯器纔會把函數模板根據傳入的函數參數進行實例化,例子以下:
// 類模板 template <class T> class A { public: template<class T2> void Func(T2 t) { cout << t; } // 成員函數模板 }; int main() { A<int> a; a.Func('K'); //成員函數模板 Func被實例化 a.Func("hello"); //成員函數模板 Func再次被實例化 return 0; }
類模板的「 <類型參數表> 」中能夠出現非類型參數:
template <class T, int size> class CArray { public: void Print( ) { for( int i = 0;i < size; ++i) cout << array[i] << endl; } private: T array[size]; }; CArray<double,40> a2; CArray<int,50> a3; //a2和a3屬於不一樣的類
上圖的代碼例子以下:
// 基類 - 類模板 template <class T1,class T2> class A { T1 v1; T2 v2; }; // 派生類 - 類模板 template <class T1,class T2> class B:public A<T2,T1> { T1 v3; T2 v4; }; // 派生類 - 類模板 template <class T> class C:public B<T,T> { T v5; }; int main() { B<int,double> obj1; C<int> obj2; return 0; }
上圖的代碼例子以下:
template <class T1,class T2> class A { T1 v1; T2 v2; }; template <class T> class B:public A<int,double> // A<int,double> 模板類 { T v; }; int main() { //自動生成兩個模板類 :A<int,double> 和 B<char> B<char> obj1; return 0; }
上圖的代碼例子以下:
// 基類 - 普通類 class A { int v1; }; // 派生類 - 類模板 template <class T> class B:public A // 全部從B實例化獲得的類 ,都以A爲基類 { T v; }; int main() { B<char> obj1; return 0; }
上圖的代碼例子以下:
template <class T> class A { T v1; }; class B:public A<int> { double v; }; int main() { B obj1; return 0; }
代碼例子以下:
// 普通函數 void Func1() { } // 普通類 class A { }; // 普通類 class B { public: void Func() { } // 成員函數 }; // 類模板 template <class T> class Tmp { friend void Func1(); // 友元函數 friend class A; // 友元類 friend void B::Func(); // 友元類的成員函數 }; // 任何從 Tmp 實例化來的類 ,都有以上三個友元
// 類模板 template <class T1,class T2> class Pair { private: T1 key; //關鍵字 T2 value; //值 public: Pair(T1 k,T2 v):key(k),value(v) { }; // 友元函數模板 template <class T3,class T4> friend ostream & operator<< (ostream & o, const Pair<T3,T4> & p); }; // 函數模板 template <class T3,class T4> ostream & operator<< (ostream & o, const Pair<T3,T4> & p) { o << "(" << p.key << "," << p.value << ")" ; return o; } int main() { Pair<string,int> student("Tom",29); Pair<int,double> obj(12,3.14); cout << student << " " << obj; return 0; }
輸出結果:
(Tom,29) (12,3.14)
// 普通類 class A { private: int v; public: A(int n):v(n) { } template <class T> friend void Print(const T & p); // 函數模板 }; // 函數模板 template <class T> void Print(const T & p) { cout << p.v; } int main() { A a(4); Print(a); return 0; }
輸出結果:
4
// 類模板 template <class T> class B { private: T v; public: B(T n):v(n) { } template <class T2> friend class A; // 友元類模板 }; // 類模板 template <class T> class A { public: void Func( ) { B<int> o(10); // 實例化B模板類 cout << o.v << endl; } }; int main() { A<double> a; a.Func (); return 0; }
輸出結果:
10
類模板中能夠定義靜態成員,那麼從該類模板實例化獲得的全部類,都包含一樣的靜態成員。
template <class T> class A { private: static int count; // 靜態成員 public: A() { count ++; } ~A() { count -- ; }; A( A & ) { count ++ ; } static void PrintCount() { cout << count << endl; } // 靜態函數 }; template<> int A<int>::count = 0; // 初始化 template<> int A<double>::count = 0; // 初始化 int main() { A<int> ia; A<double> da; // da和ia不是相同模板類 ia.PrintCount(); da.PrintCount(); return 0; }
輸出:
1 1
上面的代碼須要注意的點:
template<>
。