C++编程——类模板

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1 类模板语法

类模板的作用：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

语法：

template<typenameT>
类

解释：

template

声明创建模板

typename

表明其后面的符号是一种数据类型，可以用

class

代替

是通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

示例：

//类模板template<classNameType,classAgeType>classPerson{public:Person(NameType name, AgeType age){this->m_Age = age;this->m_Name = name;}voidshowPerson(){
        cout <<"name: "<<this->m_Name <<"age: "<<this->m_Age << endl;}

    NameType m_Name;
    AgeType m_Age;};voidtest01(){
    Person<string,int>p1("孙悟空",999);
    p1.showPerson();}intmain(){test01();system("pause");return0;}

2 类模板与函数模板的区别

类模板与函数模板区别主要有两点：

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

示例：

//类模板与函数模板的区别template<classNameType,classAgeType=int>//指定默认参数classPerson{public:Person(NameType name, AgeType age){this->m_Age = age;this->m_Name = name;}voidshowPerson(){
        cout <<"name: "<<this->m_Name <<" age: "<<this->m_Age << endl;}

    NameType m_Name;
    AgeType m_Age;};voidtest01(){//Person p("孙悟空", 1000);错误的，类模板无法用自动类型推导
    Person<string,int>p("孙悟空",1000);//正确，只能用显式指定类型推导
    p.showPerson();}voidtest02(){
    Person<string>p("猪八戒",999);//类模板在参数列表中有默认参数}intmain(){test01();system("pause");return0;}

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

示例：

//类模板中成员函数的创建时机classPerson1{public:voidshowPerson1(){
        cout <<"Person1 show"<< endl;}};classPerson2{public:voidshowPerson2(){
        cout <<"Person2 show"<< endl;}};template<classT>classMyclass{public:
    T obj;//类模板中的成员函数在调用的时候才创建，所以不会报错voidfunc1(){
        obj.showPerson1();}voidfunc2(){
        obj.showPerson2();}};voidtest01(){
    Myclass<Person1>m;
    m.func1();//m.func2(); 无法调用}intmain(){test01();system("pause");return0;}

4 类模板对象做函数参数

学习目标：类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

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

示例：

//类模板对象做函数参数template<classT1,classT2>classPerson{public:Person(T1 name,T2 age){this->m_Age = age;this->m_Name = name;}voidshowPerson(){
        cout <<"name: "<<this->m_Name <<" age:"<<this->m_Age << endl;}

    T1 m_Name;
    T2 m_Age;};//1、指定传入类型voidprintPerson1(Person<string,int>&p){
    p.showPerson();}voidtest01(){
    Person<string,int>p("孙悟空",199);printPerson1(p);}// 2、参数模板化template<classT1,classT2>voidprintPerson2(Person<T1,T2>&p){
    p.showPerson();
    cout <<"T1的类型为:"<<typeid(T1).name()<< endl;
    cout <<"T2的类型为:"<<typeid(T2).name()<< endl;}voidtest02(){
    Person<string,int>p("猪八戒",90);printPerson2(p);}// 3、整个类模板化template<classT>voidprintPerson3(T &p){
    p.showPerson();
    cout <<"T的类型为:"<<typeid(T).name()<< endl;}voidtest03(){
    Person<string,int>p("唐僧",60);printPerson3(p);}intmain(){test01();test02();test03();system("pause");return0;}

运行结果：
在这里插入图片描述
注：使用比较广泛的是指定传入类型的传参方式

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，子类也需为类模板

示例：

//类模板与继承template<classT>classBase{
    T m;};//class Son: public Base //错误，必须要知道父类中的T类型，才能继承给子类classSon:publicBase<int>{};voidtest01(){
    Son s1;}//如果想灵活指定父类中T的类型，子类也需要变成类模板template<classT1,classT2>classSon2:publicBase<T2>{public:Son2(){
        cout <<"T1的类型为:"<<typeid(T1).name()<< endl;
        cout <<"T2的类型为:"<<typeid(T2).name()<< endl;}
    T1 obj;};voidtest02(){
    Son2<int,char> s2;}intmain(){test02();system("pause");return0;}

6 类模板成员函数类外实现

示例：

//类模板成员类外实现template<classT1,classT2>classPerson{public:Person(T1 name, T2 age);/*{
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }*/voidshowPerson();/*{
        cout << "姓名:" << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
    }*/

    T1 m_Name;
    T2 m_Age;};//构造函数的类外实现template<classT1,classT2>Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}//成员函数的类外实现template<classT1,classT2>voidPerson<T1, T2>::showPerson(){
    cout <<"姓名:"<<this->m_Name <<" 年龄:"<<this->m_Age << endl;}voidtest01(){
    Person<string,int>p("Tom",30);
    p.showPerson();}intmain(){test01();system("pause");return0;}

7 类模板分文件编写

如果工程中需要利用多个类模板，那么将这些类模板都写在同一个文件中将会导致代码可读性变差，所以有必要对类模板进行分文件编写，但是类模板的分文件编写面临着一些问题，以下是类模板分文件编写面临的问题及解决方法。

问题：类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到

解决：

解决方式1：直接包含.cpp源文件
解决方式2：将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，并不是强制的

示例1：（未进行分文件编写）

template<classT1,classT2>classPerson{public:Person(T1 name, T2 age);/*{
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }*/voidshowPerson();/*{
        cout << "姓名:" << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
    }*/

    T1 m_Name;
    T2 m_Age;};//构造函数的类外实现template<classT1,classT2>Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}//成员函数的类外实现template<classT1,classT2>voidPerson<T1, T2>::showPerson(){
    cout <<"姓名:"<<this->m_Name <<" 年龄:"<<this->m_Age << endl;}voidtest01(){
    Person<string,int>p("Tom",30);
    p.showPerson();}intmain(){test01();system("pause");return0;}

实例2：（进行分文件编写,利用

.cpp

）

1.创建头文件

person.h

，写一些声明

#pragmaonce#include<iostream>usingnamespace std;#include<string>template<classT1,classT2>classPerson{public:Person(T1 name, T2 age);voidshowPerson();

    T1 m_Name;
    T2 m_Age;};

2.创建

person.cpp

，写具体实现

#include"person.h"//构造函数的类外实现template<classT1,classT2>Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}//成员函数的类外实现template<classT1,classT2>voidPerson<T1, T2>::showPerson(){
    cout <<"姓名:"<<this->m_Name <<" 年龄:"<<this->m_Age << endl;}

```
main
```
函数编写

错误代码：

#include<iostream>usingnamespace std;#include<string>#include"person.h"voidtest01(){
    Person<string,int>p("Tom",30);
    p.showPerson();}intmain(){test01();system("pause");return0;}

注：因为如果包含

person.h

文件，那么编译器将会看到

person.h

中的代码。但是由于类模板中的成员函数一开始是不创建的，导致编译器没有看到

person.cpp

中的代码，所以执行

test01

时，无法解析其中的代码。

正确代码：(不常用)

#include<iostream>usingnamespace std;#include<string>#include"person.cpp"voidtest01(){
    Person<string,int>p("Tom",30);
    p.showPerson();}intmain(){test01();system("pause");return0;}

注：就是将

person.h

文件改成了

person.cpp

代码。编译器首先看到了

person.cpp

文件，因为

person.cpp

文件中有

person.h

文件，编译器又看到了

person.h

文件，所以能够解析

test01

中的代码。但是一般很少直接包含

.cpp

文件的，所以这个方法不常用。

实例3：（分文件编写，利用

.hpp

）
将

person.h

和

person.cpp

的内容写到一起，并将后缀名改为

.hpp

，这是类模板分文件编写最常用的方式

1.编写person.hpp文件：

#pragmaonce#include<iostream>usingnamespace std;#include<string>template<classT1,classT2>classPerson{public:Person(T1 name, T2 age);voidshowPerson();

    T1 m_Name;
    T2 m_Age;};//构造函数的类外实现template<classT1,classT2>Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}//成员函数的类外实现template<classT1,classT2>voidPerson<T1, T2>::showPerson(){
    cout <<"姓名:"<<this->m_Name <<" 年龄:"<<this->m_Age << endl;}

2.编写

main

函数

#include<iostream>usingnamespace std;#include<string>#include"person.hpp"voidtest01(){
    Person<string,int>p("Tom",30);
    p.showPerson();}intmain(){test01();system("pause");return0;}

8 类模板与友元

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

1.全局函数的类内实现

template<classT1,classT2>classPerson{//全局函数类内实现friendvoidprintPerson(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;};voidtest01(){
    Person<string,int>p("Tom",30);printPerson(p);}intmain(){test01();system("pause");return0;}

2.全局函数类外实现

//提前让编译器知道Person类的存在template<classT1,classT2>classPerson;//类外实现template<classT1,classT2>voidprintPerson(Person<T1, T2> p){
    cout <<"姓名:"<< p.m_Name <<" 年龄:"<< p.m_Age << endl;}template<classT1,classT2>classPerson{//全局函数类外实现 //加空模板参数列表//如果全局函数是类外实现，需要让编译器提前知道这个函数的存在friendvoidprintPerson<>(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;};voidtest01(){
    Person<string,int>p("Tom",30);printPerson(p);}intmain(){test01();system("pause");return0;}

注：需要注意各个函数声明之间的顺序。在

Person

类模板中有友元的声明

friend void printPerson<>(Person<T1, T2> p)

，因为类模板中友元的类外实现需要让编译器提前知道这个函数，所以需要将

printPerson

函数写在前面。而

printPerson

函数中又涉及

Person

类，所以在

printPerson

函数前面需要提前声明

Person

类模板的存在。
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。

9 类模板案例

案例描述：

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=防止浅拷贝的问题
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：

#pragmaonce#include<iostream>usingnamespace std;template<classT>classMyArray{public://构造函数MyArray(int capacity){
        cout <<"MyArray有参构造的调用"<< endl;this->m_Capacity = capacity;this->pAdress =new T[this->m_Capacity];this->m_Size =0;}//析构函数~MyArray(){if(this->pAdress !=NULL){
            cout <<"MyArray析构的调用"<< endl;delete[]this->pAdress;this->pAdress =NULL;}}//拷贝构造MyArray(const MyArray& arr){
        cout <<"MyArray拷贝构造的调用"<< endl;this->m_Capacity = arr.m_Capacity;this->m_Size = arr.m_Size;//深拷贝this->pAdress =new T[arr.m_Capacity];//将arr中的数据都拷贝过来for(int i =0; i <this->m_Size; i++){this->pAdress[i]= arr.pAdress[i];}}//operator= 防止浅拷贝问题
    MyArray&operator=(const MyArray& arr){
        cout <<"MyArray的operator=调用"<< endl;//先判断原来堆区是否有数据，如果有先释放if(this->pAdress !=NULL){delete[]this->pAdress;this->pAdress =NULL;this->m_Capacity =0;this->m_Size =0;}this->m_Capacity = arr.m_Capacity;this->m_Size = arr.m_Size;//深拷贝this->pAdress =new T[arr.m_Capacity];//将arr中的数据都拷贝过来for(int i =0; i <this->m_Size; i++){this->pAdress[i]= arr.pAdress[i];}return*this;}//尾插法voidPush_Back(const T& val){//判断容量是否等于大小if(this->m_Size ==this->m_Capacity){return;}this->pAdress[this->m_Size]= val;//在数组末尾插入数据this->m_Size++;//更新数组大小}//尾删法voidPop_Back(){//让用户访问不到最后一个元素即为尾删法 if(this->m_Size ==0){return;}this->m_Size--;}//通过下标方式访问数组中的元素
    T&operator[](int index)//以引用作为返回值是为了能够做arr[0]=100这样的操作{returnthis->pAdress[index];}//返回数组容量intgetCapacity(){returnthis->m_Capacity;}//返回数组大小intgetSize(){returnthis->m_Size;}private:
    T *pAdress;//指针指向堆区开辟的真实数组int m_Capacity;//数组容量int m_Size;//数组大小};

main

文件：

#include<iostream>usingnamespace std;#include"MyArray.hpp"#include<string>voidprintIntArray(MyArray<int>& arr1){for(int i =0; i < arr1.getSize(); i++){
        cout << arr1[i]<<" ";}
    cout << endl;}voidtest01(){
    MyArray<int>arr1(5);
    MyArray<int>arr2(arr1);
    MyArray<int>arr3(100);
    arr3 = arr1;

    cout <<"--------------------"<< endl;

    MyArray<int>arr4(5);for(int i =0; i <5; i++){//通过尾插法向数组中插入数据
        arr4.Push_Back(i);}

    cout <<"arr4的打印输出为："<< endl;printIntArray(arr4);
    cout <<"arr4的容量为:"<< arr4.getCapacity()<< endl;
    cout <<"arr4的大小为:"<< arr4.getSize()<< endl;

    MyArray<int>arr5(arr4);
    cout <<"arr5的打印输出为："<< endl;printIntArray(arr5);//尾删法
    arr5.Pop_Back();
    cout <<"arr5尾删后的打印输出为："<< endl;printIntArray(arr5);}//测试自定义类型classPerson{public:Person(){}Person(string name,int age){this->m_Age = age;this->m_Name = name;}
    string m_Name;int m_Age;};voidprintPersonArray(MyArray<Person>& arr){for(int i =0; i < arr.getSize(); i++){
        cout <<"Name: "<< arr[i].m_Name <<"  Age: "<< arr[i].m_Age << endl;}}voidtest02(){
    MyArray<Person>arr(10);
    Person p1("Tom",12);
    Person p2("Jack",15);
    Person p3("Bill",17);//数据插入到数组中
    arr.Push_Back(p1);
    arr.Push_Back(p2);
    arr.Push_Back(p3);printPersonArray(arr);
    cout <<"arr的容量为:"<< arr.getCapacity()<< endl;
    cout <<"arr的大小为:"<< arr.getSize()<< endl;}intmain(){test01();
    cout <<"=========="<< endl;test02();system("pause");return0;}

运行结果：
在这里插入图片描述
注：本文参考b站黑马程序员c++课程

标签： c++ 开发语言 visual studio

本文转载自: https://blog.csdn.net/professor_tao/article/details/124566910
版权归原作者 Stephen_Tao 所有，如有侵权，请联系我们删除。

C++编程——类模板

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1 类模板语法

2 类模板与函数模板的区别

3 类模板中成员函数创建时机

4 类模板对象做函数参数

5 类模板与继承

6 类模板成员函数类外实现

7 类模板分文件编写

8 类模板与友元

9 类模板案例

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