c++通用模板类(template class)定义实现详细介绍

本文主要是介绍c++通用模板类(template class)定义实现详细介绍，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

有时，有两个或多个类，其功能是相同的，仅仅是数据类型不同，如下面语句声明了一个类：class Compare_int { public : Compare(int a,int b) { x=a; y=b; } int max( ) { return (x>y)?x:y; } int min( ) { return (x&...

有时，有两个或多个类，其功能是相同的，仅仅是数据类型不同，如下面语句声明了一个类：

 class  Compare_int 
 { 
     public  : 
     Compare( int  a, int  b) 
     { 
        x=a; 
        y=b; 
     } 
     int  max( ) 
     { 
        return  (x>y)?x:y; 
 } 
 int  min( ) 
 { 
     return  (x<y)?x:y;} 
     private  : 
     int  x,y; 
 }; 

其作用是对两个整数作比较，可以通过调用成员函数max和min得到两个整数中的大者和小者。如果想对两个浮点数(float型)作比较，需要另外声明一个类：

 class  Compare_float 
 { 
     public  : 
     Compare( float  a, float  b) 
     {x=a;y=b;} 
     float  max( ) 
     { return  (x>y)?x:y;} 
     float  min( ) 
     { return  (x<y)?x:y;} 
     private  : 
     float  x,y; 
 } 

显然这基本上是重复性的工作，应该有办法减少重复的工作。

C++在发展的后期增加了模板(template)的功能，提供了解决这类问题的途径。可以声明一个通用的类模板，它可以有一个或多个虚拟的类型参数，如对以上两个类可以综合写出以下的类模板：

 template  < class  numtype>  //声明一个模板，虚拟类型名为numtype 
 class  Compare  //类模板名为Compare 
 { 
     public  : 
     Compare(numtype a,numtype b) 
     {x=a;y=b;} 
     numtype max( ) 
     { return  (x>y)?x:y;} 
     numtype min( ) 
     { return  (x<y)?x:y;} 
     private  : 
     numtype x,y; 
 }; 

请将此类模板和前面第一个Compare_int类作一比较，可以看到有两处不同：

1)声明类模板时要增加一行

1	`template` `<` `class` `类型参数名>`

2)原有的类型名int换成虚拟类型参数名numtype。

在建立类对象时，如果将实际类型指定为int型，编译系统就会用int取代所有的numtype，如果指定为float型，就用float取代所有的numtype。这样就能实现“一类多用”。由于类模板包含类型参数，因此又称为参数化的类。如果说类是对象的抽象，对象是类的实例，则类模板是类的抽象，类是类模板的实例。利用类模板可以建立含各种数据类型的类。在声明了一个类模板后，怎样使用它？怎样使它变成一个实际的类？

先回顾一下用类来定义对象的方法：

Compare_int cmp1(4,7); // Compare_int是已声明的类

用类模板定义对象的方法与此相似，但是不能直接写成

Compare cmp(4,7); // Compare是类模板名

Compare是类模板名，而不是一个具体的类，类模板体中的类型numtype并不是一个实际的类型，只是一个虚拟的类型，无法用它去定义对象。

必须用实际类型名去取代虚拟的类型，具体的做法是：

Compare <int> cmp(4,7);

即在类模板名之后在尖括号内指定实际的类型名，在进行编译时，编译系统就用int取代类模板中的类型参数numtype，这样就把类模板具体化了，或者说实例化了。这时Compare<int>就相当于前面介绍的Compare_int类。

例子:声明一个类模板，利用它分别实现两个整数、浮点数和字符的比较，求出大数和小数。

 #include <iostream> 
 using  namespace  std; 
 template  < class  numtype> 
 //定义类模板 
 class  Compare 
 { 
     public  : 
     Compare(numtype a,numtype b) 
     {x=a;y=b;} 
     numtype max( ) 
     { return  (x>y)?x:y;} 
     numtype min( ) 
     { return  (x<y)?x:y;} 
     private  : 
     numtype x,y; 
 }; 
 int  main( ) 
 { 
     Compare< int  > cmp1(3,7); //定义对象cmp1，用于两个整数的比较 
     cout<<cmp1.max( )<<″ is the Maximum of two integer numbers.″<<endl; 
     cout<<cmp1.min( )<<″ is the Minimum of two integer numbers.″<<endl<<endl; 
     Compare< float  > cmp2(45.78,93.6);  //定义对象cmp2，用于两个浮点数的比较 
     cout<<cmp2.max( )<<″ is the Maximum of two  float  numbers.″<<endl; 
     cout<<cmp2.min( )<<″ is the Minimum of two  float  numbers.″<<endl<<endl; 
     Compare< char > cmp3(′a′,′A′);  //定义对象cmp3，用于两个字符的比较 
     cout<<cmp3.max( )<<″ is the Maximum of two characters.″<<endl; 
     cout<<cmp3.min( )<<″ is the Minimum of two characters.″<<endl; 
     return  0; 
 } 

运行结果如下：

1

2

3

4

5

6

 7 is the Maximum of two integers. 
 3 is the Minimum of two integers. 
 93.6 is the Maximum of two float numbers. 
 45.78 is the Minimum of two float numbers. 
 a is the Maximum of two characters. 
 A is the Minimum of two characters. 

还有一个问题要说明：上面列出的类模板中的成员函数是在类模板内定义的。如果改为在类模板外定义，不能用一般定义类成员函数的形式：

numtype Compare::max( ) {…} //不能这样定义类模板中的成员函数

而应当写成类模板的形式：

template <class numtype>

numtype Compare<numtype>::max( )

{{return (x>y)?x:y;}

归纳以上的介绍，可以这样声明和使用类模板：

先写出一个实际的类。由于其语义明确，含义清楚，一般不会出错。

将此类中准备改变的类型名(如int要改变为float或char)改用一个自己指定的虚拟类型名(如上例中的numtype)。

在类声明前面加入一行，格式为

template <class 虚拟类型参数>，如

template <class numtype> //注意本行末尾无分号

class Compare

{…}; //类体

用类模板定义对象时用以下形式：

类模板名<实际类型名> 对象名;

类模板名<实际类型名> 对象名(实参表列);

如

Compare<int> cmp;

Compare<int> cmp(3,7);

如果在类模板外定义成员函数，应写成类模板形式：

template <class 虚拟类型参数>

函数类型类模板名<虚拟类型参数>::成员函数名(函数形参表列) {…}

关于类模板的几点说明：

类模板的类型参数可以有一个或多个，每个类型前面都必须加class，如

template <class T1,class T2>

class someclass

{…};

在定义对象时分别代入实际的类型名，如

someclass<int,double> obj;

和使用类一样，使用类模板时要注意其作用域，只能在其有效作用域内用它定义对象。

模板可以有层次，一个类模板可以作为基类，派生出派生模板类。

模板类和重载函数一起使用

两者一起使用时，先考虑重载函数，后考虑模板类，如过再找不到，就考虑类型转换，可能会带来精度的变化。

 #include <iostream> 
 using  namespace  std ; 
   //函数模板 
 template  < class  T> 
 const  T MAX(T a , T b) 
 { 
     printf ( "%s\n"  ,  "template" ) ; 
     return  (a > b) ? a : b ;    
 } 
 int  MAX( int  x ,  int  y) 
 { 
      printf ( "%s\n"  ,  "int int"  ); 
      return  (x > y) ? x : y ;    
 } 
 int  MAX( char  x ,  int  y) 
 { 
      printf ( "%s\n"  ,  "char int"  ); 
      return  (x > y) ? x : y ;    
 } 
 int  MAX( int  x ,  char  y) 
 { 
      printf ( "%s\n"  ,  "int char"  ); 
      return  (x > y) ? x : y ;   
 } 
 int  main() 
 { 
     int    a = 3 , b = 5 ; 
     char  x =  'x'  ; 
     double  c = 3.4  ; 
     cout<<MAX(a , b)<<endl ;  //调用重载函数 
     cout<<MAX(c , d)<<endl ;  //无对应的重载函数，则调用模板 
    cout<<MAX(a , x)<<endl ;  //重载函数 
    cout<<MAX(x , a)<<endl ;  //重载函数 
    cout<<MAX(c , a)<<endl ; 
     cout<<MAX(a) ; 
     system ( "pause" ) ; 
     return  0 ;  
 } 

类定义体外定义的成员函数，应该使用函数模板.

 #include <iostream> 
    using  namespace  std ; 
    template  < class  T> 
    class  Base 
    { 
      public  :   
       T a ; 
       Base(T b) 
       { 
         a = b ;   
       }  
       T getA(){ return  a ;}  //类内定义 
       void  setA(T c);   
    } ; 
    template  < class  T>    //模板在类外的定义 
    void   Base<T>::setA(T c) 
     { 
       a = c ;           
     } 
    int  main() 
    { 
         Base < int >b(4) ; 
         cout<<b.getA() ; 
         Base < double > bc(4) ; 
         bc.setA(4.3) ; 
         cout<<bc.getA() ; 
         system ( "pause" ) ; 
     return  0 ;   
    } 