C++語言全盤繼承了C語言的標(biāo)準(zhǔn)庫，其中包換非常豐富的系統(tǒng)函數(shù)，例如輸入/輸出函數(shù)、數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串處理函數(shù)和動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)等。C++語言另外又增加了一些新的庫，我們把C++語言新增的這部分庫稱為C++標(biāo)準(zhǔn)庫。C++語言的模板技術(shù)包括函數(shù)模板和類模板。模板技術(shù)是一種代碼重用技術(shù)，函數(shù)和類是C++語言中兩種主要的重用代碼形式。代碼模板使源程序更加凝練。

一、函數(shù)模板

函數(shù)模板的基本原理是通過數(shù)據(jù)類型的參數(shù)化，將一組算法相同但所處理數(shù)據(jù)類型不同的重載函數(shù)凝練成一個函數(shù)模板。

1、函數(shù)模板的定義和使用

函數(shù)模板的定義語法形式：

template <類型參數(shù)列表>

函數(shù)類型 函數(shù)名(形參參數(shù)列表)

{

函數(shù)體

}

函數(shù)模板的幾點語法細(xì)則：

• 定義函數(shù)模板以關(guān)鍵字template開頭
• 類型參數(shù)列表可以聲明一個或多個類型參數(shù)，每個類型參數(shù)以"typename 類型參數(shù)名"或"class 類型參數(shù)名"的形式聲明，類型參數(shù)之間用逗號”，“隔開。
• 函數(shù)模板的其余部分，包括函數(shù)類型、函數(shù)名、形式參數(shù)列表以及函數(shù)體，它們和普通函數(shù)的定義形式?jīng)]有什么區(qū)別。
• 使用typename和class聲明的類型參數(shù)可視為一種新的數(shù)據(jù)類型，可用來定義函數(shù)類型(即返回值類型)、形參類型和局部變量類型。類型參數(shù)是表示數(shù)據(jù)類型的參數(shù)，再實際調(diào)用時可被替換成任意數(shù)據(jù)類型

示例：

#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T>  //定義函數(shù)模板Max，聲明一個類型參數(shù)T
T Max(T x,T y)   //使用類型參數(shù)T定義函數(shù)類型和形參x和y的類型
{
    return(x>y?x:y);
}
int main()
{
    cout << Max(5,10) <<endl; //調(diào)用返回最大值10
    cout << Max(5.2,10.2) <<endl; //調(diào)用返回最大值10.2
    return 0;
}

函數(shù)模板可以像普通函數(shù)一樣被調(diào)用。再調(diào)用者看來，函數(shù)模板的類型參數(shù)像是一種通用數(shù)據(jù)類型。

2、函數(shù)模板的編譯原理

函數(shù)模板是具有類型參數(shù)的函數(shù)。類型參數(shù)是表示數(shù)據(jù)類型的參數(shù)，可指代任意一種實際數(shù)據(jù)類型。編譯器再編譯到函數(shù)模板的調(diào)用語句時，根據(jù)位置對應(yīng)關(guān)系從實參數(shù)據(jù)類型推導(dǎo)出類型參數(shù)所指代的數(shù)據(jù)類型，然后按照函數(shù)模板自動生成一個該類型的函數(shù)定義代碼。不同類型實參的函數(shù)模板調(diào)用語句將生成不同類型的重載函數(shù)。函數(shù)模板將數(shù)據(jù)類型參數(shù)化，調(diào)用時會呈現(xiàn)參數(shù)多態(tài)性。

3、函數(shù)模板的聲明

跟普通函數(shù)一樣函數(shù)模板也需要先定義后調(diào)用的原則。如果函數(shù)模板定義再調(diào)用后，或定義再其他程序文件中，則應(yīng)先聲明后調(diào)用。函數(shù)模板的聲明語法形式為：

template <類型參數(shù)列表>

函數(shù)類型 函數(shù)名(形參參數(shù)列表)；

或

template <類型參數(shù)列表> 函數(shù)類型 函數(shù)名(形參參數(shù)列表)；

#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T>  //函數(shù)模板Max定義聲明
T Max(T x,T y);
int main()
{
    cout << Max(5,10) <<endl; //函數(shù)模板Max使用
    cout << Max(5.2,10.2) <<endl; 
    return 0;
}
template <typename T>  //函數(shù)模板Max定義
T Max(T x,T y)   
{
    return(x>y?x:y);
}

程序員再編程時可以靈活使用模板技術(shù)。在定義多個重載函數(shù)時可以考慮是否將他們定義成一個函數(shù)模板，這樣可以凝練函數(shù)代碼。再定義單個函數(shù)時也可以考慮定義成函數(shù)模板，這樣可以提高函數(shù)代碼的可重用性。對于調(diào)用函數(shù)模板的程序員而言，函數(shù)模板和普通函數(shù)沒有什么區(qū)別。唯一不同的時函數(shù)模板可以處理不同類型的數(shù)據(jù)。

二、類模板

應(yīng)用模板技術(shù)，也可以將一組功能相同但所處理數(shù)據(jù)類型不同的類凝練成一個類模板。編譯時，再由編譯器按照類模板自動生成針對不同數(shù)據(jù)類型的類定義代碼。

1、類模板的定義和使用

定義類模板的語法形式：

template <類型參數(shù)列表>

class 類名 //類聲明部分

{

類成員聲明

}

//類實現(xiàn)部分：所有類外定義的函數(shù)成員，必須按如下的語法形式將它們定義成函數(shù)模板

template <類型參數(shù)列表>

函數(shù)類型 類名<類型參數(shù)名列表>::函數(shù)名(形式參數(shù)列表)

{ 函數(shù)體 }

類模板的幾點語法細(xì)則：

• 定義類模板以關(guān)鍵字template開頭
• 類型參數(shù)列表可以聲明一個或多個類型參數(shù)，每個類型參數(shù)以"typename 類型參數(shù)名"或"class 類型參數(shù)名"的形式聲明，類型參數(shù)之間用逗號”，“隔開。
• 類模板定義的其余部分，包括類名、類成員聲明以及類實現(xiàn)部分，它們和普通類的定義形式基本相同。
• 定義類模板的函數(shù)成員，如果再類內(nèi)定義(內(nèi)聯(lián)函數(shù)),其語法形式和普通類的函數(shù)成員沒區(qū)別；如果再類外(即類實現(xiàn)部分)定義，則必須按照函數(shù)模板的語法形式來定義，并且還要再函數(shù)名前面加“類名<類型參數(shù)名列表>::”限定。
• 使用typename和class聲明的類型參數(shù)可視為一種新的數(shù)據(jù)類型，類型參數(shù)是表示數(shù)據(jù)類型的參數(shù)，再使用類模板時可被替換成任意數(shù)據(jù)類型。

定義好的類模板可以像普通類一樣被用來定義對象。使用類模板定義對象時，需要明確給出類模板中類型參數(shù)所指代的實際數(shù)據(jù)類型。其語法形式如下：類模板名 <實際數(shù)據(jù)類型列表> 對象名1，對象名2 .....;

類模板語法示例：

在類內(nèi)定義函數(shù)成員(內(nèi)聯(lián))

#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T> //類模板A
class A  //類聲明部分
{
    private: //聲明兩個私有數(shù)據(jù)成員
        T a1;
        int a2;
    public:
        A(T p1,int p2) //定義構(gòu)造函數(shù)
        { a1 = p1; a2 = p2}
        void Show() //顯示數(shù)據(jù)成員
        { cout << a1 <<","<<a2 <<endl;}
        T Sum() //求數(shù)據(jù)成員的和
        {return (T)(a1+a2); }
};
//無類實現(xiàn)部分

int main()
{
    //用類模板定義對象
    A <double> o1(10.5,6); //double型對象
    o1.Show(); //顯示：10.5，6
    cout<<o1.Sum()<<endl;//顯示：16.5
    
    A <int> o2(10,6); //int型對象
    o2.Show(); //顯示：10，6
    cout<<o1.Sum()<<endl;//顯示：16
    return 0;
}

在類外定義函數(shù)模板成員

#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T> //類模板A
class A  //類聲明部分
{
    private: //聲明兩個私有數(shù)據(jù)成員
        T a1;
        int a2;
    public:
        A(T p1,int p2); //定義構(gòu)造函數(shù)
        void Show(); //顯示數(shù)據(jù)成員
        T Sum(); //求數(shù)據(jù)成員的和
};
//類實現(xiàn)部分
template <typename T>
A <T>::A(T p1,int p2) 
{ a1 = p1; a2 = p2}
template <typename T>
void A <T>::Show() 
{ cout << a1 <<","<<a2 <<endl;}
template <typename T>
T A <T>::Sum()
{return (T)(a1+a2); }
int main()
{
    //用類模板定義對象
    A <double> o1(10.5,6); //double型對象
    o1.Show(); //顯示：10.5，6
    cout<<o1.Sum()<<endl;//顯示：16.5
    
    A <int> o2(10,6); //int型對象
    o2.Show(); //顯示：10，6
    cout<<o1.Sum()<<endl;//顯示：16
    return 0;
}

2、類模板的編譯原理

當(dāng)定義到類模板定義對象語句時，編譯器將根據(jù)所給出的實際數(shù)據(jù)類型來取代類型參數(shù)T。例如A <double> o1(10.5,6); 編譯時將類模板中類類型參數(shù)綁定到某個具體數(shù)據(jù)類型的過程，稱為類模板的實例化。實例化所生成的類稱為類模板的實例類。實例類是一個普通的類，可以用來定義對象。

類模板編譯原理：類模板是具有類型參數(shù)的類。類型參數(shù)是表示數(shù)據(jù)類型的參數(shù)，可指代任意實際數(shù)據(jù)類型。編譯器在編譯到使用類模板定義對象語句時，將首先按照所給定的實際數(shù)據(jù)類型對類模板進行實例化，生成一個實例類。最終，編譯器使用實例類來定義所需要的對象。

3、類模板的繼承和派生

類模板可以被繼承，派生出新類。以類模板為基類定義派生類，可以在派生時實例化，也可以繼續(xù)定義派生類模板。

1、定義實例化派生類

定義實例化派生類就是在派生類繼承基類的時候?qū)㈩愋蛥?shù)賦值，此時派生類對基類進行實例化。

實例化派生類示例

#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T> //類模板基類Base
class Base  //類聲明部分
{
    private: //聲明私有數(shù)據(jù)成員
        T a;
    public:
        Base(T x) { a=x; }
        void Show() { cout<< "a="<<a<<","; }
};
//無類實現(xiàn)部分

class Derived:public Base<double> //公有繼承基類模板Base，派生時實例化
{
    private: //聲明新增數(shù)據(jù)成員
        int b;
    public:
        //注意派生類構(gòu)造函數(shù)寫法
        Derived(double p1,int p2):Base<double>(p1) { b=p2; } 
        //新增函數(shù)成員Show
        void Show() { Base <double>::Show(); cout<< "b="<<b<<endl; }
};

int main()
{
    Derived obj(10.5,6);//定義派生類Derived對象obj
    obj.Show(); //顯示結(jié)果：a=10.5,b=6
    return 0;
}

在編譯到派生類Derived的定義代碼時，編譯器將按照所給定的實際數(shù)據(jù)類型double對類模板Base進行實例化，生成一個double型的實例類，最終派生類Derived繼承的是該實例類。

2、定義派生類模板

定義派生類模板是派生類在繼承類模板基類時不進行實例化，因此派生類仍然是一個類模板。

派生類模板示例

#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T> //類模板基類Base
class Base  //類聲明部分
{
    private: //聲明私有數(shù)據(jù)成員
        T a;
    public:
        Base(T x) { a=x; }
        void Show() { cout<< "a="<<a<<","; }
};
//無類實現(xiàn)部分

//公有繼承類模板Base，派生類仍為類模板
template <typename T,typename TT> //新增類型參數(shù)TT
class Derived:public Base<T> //公有繼承基類模板Base,定義派生類模板
{
    private: //聲明新增數(shù)據(jù)成員
        TT b;
    public:
        //注意派生類構(gòu)造函數(shù)寫法
        Derived(T p1,TT p2):Base<T>(p1) { b=p2; } 
        //新增函數(shù)成員Show
        void Show() { Base <T>::Show(); cout<< "b="<<b<<endl; }
};

int main()
{
    Derived<double,int> obj(10.5,6);//定義派生類Derived對象obj
    obj.Show(); //顯示結(jié)果：a=10.5,b=6
    return 0;
}

和其他類模板一樣，派生類模板Derived在定義對象時需要明確給出派生類模板中類型參數(shù)所指代的實際數(shù)據(jù)類型。程序員編程時，在定義多個功能相同但處理數(shù)據(jù)類型不同的類時應(yīng)考慮是否可以將它們合并成一個類模板，這樣可以凝練代碼。再定義單個類時也可以考慮升級成類模板，這樣可以提高函數(shù)代碼的可重用性。對于調(diào)用類模板的程序員而言，類模板和普通類沒有什么區(qū)別。只是在使用類模板時需要給出類型參數(shù)所指代的實際數(shù)據(jù)類型。

到此這篇關(guān)于C++函數(shù)模板和類模板的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++函數(shù)模板和類模板內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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