C++ 类模板
发布时间：2023年12月21日
目录
?
前言
C++中的类模板允许您创建可以适用于多个类型的通用类。类模板是一种将类型参数化的方法，可以根据需要实例化为具体类型的类。
类模板语法
????????template<typename?T>
????????类
- ????template? ? ---??声明创建模板
- ????typename??---?表面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
- 模板参数列表可以包含一个或多个类型参数，用逗号分隔。
- 在类模板定义中，可以使用模板参数作为类成员、函数参数、局部变量的类型等。
- 类模板的定义通常放在头文件中。
//类模板
template<class NameType, class AgeType>
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;
};
void test01()
{
// 指定NameType 为string类型，AgeType 为 int类型
Person<string, int>P1("孙悟空", 999);
P1.showPerson();
}
int main() {
test01();
return 0;
}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
#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int>
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
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 <string, int>p("孙悟空", 1000); // name: 孙悟空 age: 1000 必须使用显示指定类型的方式，使用类模板
p.showPerson();
}
int main() {
test01();
return 0;
}类模板在模板参数列表中可以有默认参数
#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int>
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;
};
//2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02()
{
Person <string> p("猪八戒", 999); // name: 猪八戒 age : 999 类模板中的模板参数列表 可以指定默认参数
p.showPerson();
}
int main() {
test02();
return 0;
}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
class Person1
{
public:
void showPerson1()
{
cout << "Person1 show" << endl;
}
};
class Person2
{
public:
void showPerson2()
{
cout << "Person2 show" << endl;
}
};
template<class T>
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<Person1> m;
m.fun1(); // Person1 show
//m.fun2(); // 编译会出错，说明函数调用才会去创建成员函数
class MyClass<Person2> M;
M.fun2(); // Person2 show 正确
}
int main() {
test01();
return 0;
}类模板对象做函数参数
一共有三种传入方式：
- 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
指定传入的类型
#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int>
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、指定传入的类型
void printPerson1(class Person<string, int> &p) // class可加可不加
{
p.showPerson(); // 孙悟空 100
}
void test01()
{
class Person <string, int >p("孙悟空", 100);
printPerson1(p);
}
int main() {
test01();
return 0;
}参数模板化
#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int>
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;
};
//2、参数模板化
template <class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
{
p.showPerson(); // 猪八戒 90
cout << "T1的类型为： " << typeid(T1).name() << endl; // typeid(T).name 获取泛型类型
cout << "T2的类型为： " << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{
class Person <string, int >p("猪八戒", 90);
printPerson2(p);
}
int main() {
test02();
return 0;
}整个类模板化
#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int>
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;
};
//3、整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T & p)
{
cout << "T的类型为： " << typeid(T).name() << endl;
p.showPerson(); // 唐僧 30
}
void test03()
{
Person <string, int >p("唐僧", 30);
printPerson3(p);
}
int main() {
test03();
return 0;
}类模板与继承
当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：
- 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
template<class T>
class Base
{
T m;
};
//class Son:public Base //错误，c++编译需要给子类分配内存，必须知道父类中T的类型才可以向下继承
class Son :public Base<int> //必须指定一个类型，这样的话父类的模板泛型其实也没有了意义，见下方改进
{
};
void test01()
{
Son c;
}
// 类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T2>
{
public:
Son2()
{
cout << typeid(T1).name() << endl; // int
cout << typeid(T2).name() << endl; // char
}
T1 demo;
};
void test02()
{
Son2<int, char> child1; // int给了 儿子类的demo成员，char给了父类的T2泛型所执行的成员或变量
}
int main() {
test01();
test02();
return 0;
}类模板成员函数类外实现
类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表?
//类模板中成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
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;
};
// 类模板的构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
// 类模板的成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}
void test01()
{
Person<string, int> p("Tom", 20);
p.showPerson();
}
int main() {
test01();
return 0;
}类模板分文件编写
问题
类模板的声明和实现分开存放于.h .cpp中，会导致分文件编写时链接不到，因为类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，
解决
将类模板声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称?
Demo?
person.hpp
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
template<class T1, class T2>
class Person {
public:
Person(T1 name, T2 age);
void showPerson();
public:
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};
//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl; // 在这里哦
}person.cpp?
#include <iostream>
using namespace std;
// 解决方式2，将声明和实现写到一起，文件后缀名改为.hpp
#include "person.hpp"
void test01()
{
Person<string, int> p("Tom", 10);
p.showPerson(); // 姓名: Tom 年龄:10
}
int main() {
test01();
return 0;
}类模板与友元
全局函数配合友元???类内实现
template<class T1, class T2>
class Person
{
//1、全局函数配合友元 类内实现
friend void printPerson(Person<T1, T2> & p)
{
cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
}
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()
{
class Person <string, int >p("Tom", 20);
printPerson(p);
}
int main() {
test01(); // 姓名： Tom 年龄：20
return 0;
}全局函数配合友元??类外实现
//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
template<class T1, class T2> class 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<class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2> & p);
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> & p)
{
cout << "类外实现 ---- 姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
}
template<class T1, class T2>
class Person
{
// 2.全局函数配合友元 类外实现
friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> & p);
public:
Person(T1 name, T2 age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
private:
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};
//2、全局函数在类外实现
void test02()
{
Person <string, int >p("Jerry", 30);
printPerson2(p);
}
int main() {
test02();
return 0;
}数组类封装
myArray.hpp
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
template<class T>
class MyArray
{
public:
//构造函数
MyArray(int capacity)
{
this->m_Capacity = capacity;
this->m_Size = 0;
pAddress = new T[this->m_Capacity];
}
//拷贝构造
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 != NULL) {
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;
}
//析构
~MyArray()
{
if (this->pAddress != NULL)
{
delete[] this->pAddress;
this->pAddress = NULL;
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
#include <iostream>
using namespace std;
#include "myArray.hpp"
#include <string>
void printIntArray(MyArray<int>& 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<int> 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<int> 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<Person>& 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
MyArray<Person> pArray(10);
Person p1("孙悟空", 30);
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();
return 0;
}
文章来源:https://blog.csdn.net/dabaooooq/article/details/135033952
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