Linux C++ 023-类模板

Linux C++ 023-类模板

本节关键字：Linux、C++、类模板
相关库函数：getCapacity、getSize

类模板语法

类模板的作用：建立一个通用的类，类中的成员 数据类型可以不具体制定， 用一个虚拟的类型代表语法：
template <typename T>
类解释：
template --- 声明创建模板
typename -- 表名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

示例：

template<class NameType, class AgeType>
class Person
{
public:Person(NameType name, AgeType age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}void showPerson();NameType m_Name;AgeType m_Age;
};
void showPerson(Person &p)
{cout << "name = " << this->m_Name;cout << "age = " << this->m_Age;
}
void test01()
{Person<string, int> p1("孙悟空", 999);
}

总结：类模板和函数模板语法相似，在声明模板teplate后面加类，此类称为类模板

类模板与函数模板的区别

类模板与函数模板的区别主要有两点：
1、类模板没有自动类型推导的使用方式
2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数

template <class NameType, class AgeType = int>
class Person
{
public:Person(NameType name, AgeType age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}NameType m_Name;AgeType m_Age;
};
void showPerson(Person &p)
{cout << "name = " << this->m_Name;cout << "age = " << this->m_Age << endl;
}
void test01()
{	//类模板没有自动类型推导的使用方式//Person p1("111", 1000);Person<string, int> p2("1111", 2000);
}
void test02()
{	//类模板在模板参数列表中可以有默认参数Person<string> p1("2", 2000);
}

总结：
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

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的创建时机是有区别的：
（1）普通类中的成员函数一开始就可以创建
（2）类模板中的成员函数在调用时才创建

示例：

class Person1
{void showPerson1(){cout << "Person1 show" << endl;}};class Person2
{void showPerson1(){cout << "Person2 show" << endl;}
};template<class T>
class MyClass
{
public:T obj;//类模板的成员函数void func1(){obj.showPerson1();}void func2(){obj.showPerson2();}
};void test01()
{	//为调用该函数时编译一次，调用的时候再编译一次MyClass<Person1> m;m.func1();m.func2();
}

总结：
类模板中的成员函数并不是一开始就会创建，而是在调用时才创建

类模板对象做函数参数

一共有三种传入方式：
1、指定传入的类型	--- 直接显示对象的数据类型
2、参数模板化		--- 将对象中的参数变为模板进行传递
3、整个类模板化	--- 将这个对象类型 模板化进行传递

示例：

template<class T1, class T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}void showPerson(){cout << "姓名：" << this->m_Name << "年龄：" << this->m_Age << endl;}T1 m_Name;T2 m_Age;
};
//1、指定传入类型
void printfPerson1(Person<string, int> &p)
{p.showPerson();
}
void test01()
{Person<string, int> p("孙悟空", 100);
}
//2、参数模板化
template<class T1, class T2>
void printfPerson2(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;
}
void test02()
{Person<string, int> p("猪八戒", 100);
}
//3、整个类模板化
template<class T>
void printfPerson3(T &p)
{p.showPerson();cout << "T的类型为：" << typeid(T).name() << endl;
}
void test03()
{Person<string, int> p("唐僧", 30);
}

总结：
通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数进行传参
使用比较广泛的是第一种，指定传入的类型

类模板与继承

当类模板碰到继承时，需要注意以下几点：
（1）当子类继承的父类是类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型
（2）如果不指定，编译器无法给子类分配内存
（3）如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需要变为类模板

示例：

template<class T>
class Base
{T m;
};
//当子类继承的父类是类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型
class Son : public Base<int>
{
}
void test01()
{Son s1;
}
//如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需要变为类模板
template<class T1, class T2>
class Son2 : public Base<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;
}
void test02()
{Son2<int, char> s2;
}

总结：
当子类继承的父类是类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型

类模板成员函数类外实现

示例：

template<class T1, class T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age);void showPerson();T1 m_Name;T2 m_Age;
};template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{this->m_Name = name;this->m_Age = age;
}template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson()
{cout << "姓名：" << this->m_Name << endl;
}
void test01()
{Person<string, int>P("Tom", 20);P.showPerson();
}

类模板分文件编写

问题：类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时连接不到
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

示例：

template<class T1, class T2>
class Person
{public:Person(T1 name, T2 age);void showPerson();T1 m_Name;T2 m_Age;
};
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{this->m_Name = name;this->m_Age = age;
}template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson()
{cout << "姓名：" << this->m_Name << endl;
}
void test01()
{Person <string, int>p("111", 18);p.showPerson();
}

分文件编写

//person.h
#pragram once
#include <iostream>
using namespace std;template<class T1, class T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age);void showPerson();T1 m_Name;T2 m_Age;
};

//person.cpp
#include "person.cpp"//第一种解决方式 直接包含源文件 告诉编译器 声明和实现template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{this->m_Name = name;this->m_Age = age;
}template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson()
{cout << "姓名：" << this->m_Name << endl;
}
void test01()
{Person <string, int>p("111", 18);p.showPerson();
}

第二种方式 将.h和.cpp中的内容写到一起，将后缀名改为.hpp文件

//person.hpp 调用时直接包含 #include "person.hpp"
#pragram once
#include <iostream>
using namespace std;template<class T1, class T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age);void showPerson();T1 m_Name;T2 m_Age;
};template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{this->m_Name = name;this->m_Age = age;
}template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson()
{cout << "姓名：" << this->m_Name << endl;
}
void test01()
{Person <string, int>p("111", 18);p.showPerson();
}

总结：
主流的解决方法为第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp

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

示例：

//通过全局函数打印Person信息
template <class T1, class T2>
class Person;template <class T1, class T2>
friend void printfPerson2(Person<T1, T2> p)
{	//到此实现执行后会报错//普通函数的声明，对应函数模板的实现//需要在声明时添加空模板的参数列表cout <<  "类外实现 - 姓名："  <<  p.m_Name << endl;
}template <class T1, class T2>
class Person
{
//全局函数在类内实现
friend void printfPerson(Person<T1, T2> p)
{cout <<  "姓名："  <<  p.m_Name << endl;
}
//全局函数在类外实现
//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
//解决方法：直接在最前边实现类外的编写，并在实现前声明Person类的存在
friend void printfPerson2<>(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;
}
//类外实现
template <class T1, class T2>
friend void printfPerson2(Person<T1, T2> p)
{	//到此实现执行后会报错//普通函数的声明，对应函数模板的实现//需要在声明时添加空模板的参数列表cout <<  "类外实现 - 姓名："  <<  p.m_Name << endl;
}
void test01()
{Person<string, int> p("Tom", 15);printfPerson(p);
}
void test02()
{Person<string, int> p("Jerry", 10);printfPerson2(p);
}

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

类模板案例

案例描述：
1.实现一个通用的数组类，要求如下：
2.可以实现内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
3.将数组中的数据存储到堆区
4.构造函数中可以传入数组的容量
5.提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
6.提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
7.可以通过下标的方式访问数组中的元素
8.可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

案例实现：

//MyArray.hpp
#pragram once
#include <iostream>
using namespace std;template <class T>
class MyArray
{
public://构造函数（容量）MyArray(int capacity){cout << "MyArray的有参构造调用" << endl;this->m_Capacity = capacity;this->m_Size = 0;this->pAddress = new T[this->m_Capacity];}//拷贝构造MyArray(const MyArray & arr){cout << "MyArray的拷贝构造调用" << endl;this->m_Capacity = arr.m_Capacity;this->m_Size = arr.Size;//this->pAddress = arr.pAddress;this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];//深拷贝for(inrt i=0;i<this->m_Size;i++){this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];}}//operator= 防止浅拷贝问题MyArray & operator=(consrt MyArray & arr){cout << "MyArray的operator=构造调用" << endl;//先判断原来堆区是否有数据，如果有 先释放if(this->pAddress != NULL){delete[] this->pAddress;this->pAddress = NULL;this->m_Capacity = 0;this->m_Size = 0;}//深拷贝this->m_Capacity =  arr.m_Capacity;this->m_Size = arr.Size;this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];for(inrt i=0;i<this->m_Size;i++){this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];}return *this;}//尾插法void Push_Back(const T & value){//判断容量是否等于大小if(this->m_Capacity == this->m_Size)return ;this->pAddress[this->m_Size] = value;//在数组末尾插入数据this->m_Size++;//更新数组大小}//尾删法void Pop_Back(){//让用户访问不到最后一个元素if(this->m_Size == 0)return ;this->m_Size--;}//通过下标访问数组中元素 arr[0]=100T& operator[](int index){return this->pAddress[index];}//返回数组的容量int getCapacity(){return this->m_Capaciy;}//返回数组的大小int getSize(){return this->m_Size;}//析构函数~MyArray(){cout << "MyArray的析构函数调用" << endl;if(this->pAddress != NULL){delete[] this->pAddress;this->pAddress = NULL;}}
private://数组 T * pAddress;//指针指向堆区开辟的真实数组//容量int  m_Capacity;//大小int  m_Size;
};#include "MyArray.hpp"
void test01()
{//测试构造和析构MyArray<int>arr1(5);//测试拷贝构造函数MyArray<int>arr2(arr1);//有参构造、拷贝构造、operator=、析构函数MyArray<int>arr3(100);arr3 = arr1;
}
void printfArray(MyArray <int>& arr)
{for(int i=0;i<arr.getSize();i++){cout << arr[i] << endl;}
}
void test02()
{MyArry <int>arr1(5);for(int i=0;i<5;i++){arr1.Push_Back(i);}cout << "打印输出为：" << endl;printfArray(arr1);cout << "arr1的容量为：" << arr1.getCapacity() << endl;cout << "arr1的大小为：" << arr1.getSize() << endl;MyArry <int>arr2(arr1);arr2.Pop_Back();cout << "arr2尾删后：" << endl;cout << "arr2的容量为：" << arr2.getCapacity() << endl;cout << "arr2的大小为：" << arr2.getSize() << 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;}string m_Name;int m_Age;
};void printPersonArray(MyArray <Person>& arr)
{for(int i=0;i<arr.getSize();i++){cout << "姓名：" << arr[i].m_Name << endl;}
}
void tets03()
{MaArray<Person> arr(10);Person p1("孙悟空", 999);Person p2("韩信", 20);Person p3("妲己", 20);Person p4("赵云", 20);Person p5("安其拉", 20);//将数据插入到数组中arr.Push_Back(p1);arr.Push_Back(p2);arr.Push_Back(p3);arr.Push_Back(p4);arr.Push_Back(p5);//打印函数printPersonArray(arr);cout << "arr的容量为：" << arr.getCapacity() << endl;cout << "arr的大小为：" << arr.getSize() << endl;
}

总结：能够利用所学知识点实现通用的数组。