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C++模板：函數模板、類模板、模板與繼承

06-18
http://blog.csdn.net/xiaoding133/article/details/11662183C++模板：描述

C++提供一種模板的機制來減少代碼重複。比如：對於同一樣函數使用不同的數據類型，int,double,char等。C++模板屬於「元編程」的範疇。

C++ 模板函數

1.支持不同數據類型的函數重載：

[cpp] view plaincopy

  1. #include<iostream>
  2. usingnamespacestd;
  4. intsquare(intx)
  5. {
  6. returnx*x;
  7. };
  9. floatsquare(floatx)
  10. {
  11. returnx*x;
  12. };
  14. doublesquare(doublex)
  15. {
  16. returnx*x;
  17. };
  19. main()
  20. {
  21. inti,ii;
  22. floatx,xx;
  23. doubley,yy;
  25. i=2;
  26. x=2.2;
  27. y=2.2;
  29. ii=square(i);
  30. cout<<i<<":"<<ii<<endl;
  32. xx=square(x);
  33. cout<<x<<":"<<xx<<endl;
  35. yy=square(y);
  36. cout<<y<<":"<<yy<<endl;
  37. }

2.支持所有數據類型的函數模板

[cpp] view plaincopy

  1. #include<iostream>
  2. usingnamespacestd;
  4. template<classT>
  5. inlineTsquare(Tx)
  6. {
  7. Tresult;
  8. result=x*x;
  9. returnresult;
  10. };
  14. main()
  15. {
  16. inti,ii;
  17. floatx,xx;
  18. doubley,yy;
  20. i=2;
  21. x=2.2;
  22. y=2.2;
  24. ii=square<int>(i);
  25. cout<<i<<":"<<ii<<endl;
  27. xx=square<float>(x);
  28. cout<<x<<":"<<xx<<endl;
  30. //Explicituseoftemplate
  31. yy=square<double>(y);//顯式使用模板
  32. cout<<y<<":"<<yy<<endl;
  34. yy=square(y);//隱含的方式使用模板
  35. cout<<y<<":"<<yy<<endl;
  36. }

註明：模板的關鍵字可以用class或者typename.

  • template<class T>
  • template<typename T>

    • 兩者表達的意思是一樣的，但是我更喜歡使用後者。

  • 可以採用兩種方式使用模板函數square<int>(value) or square(value).
  • 在模板函數的定義中，T代表數據類型。
  • 模板的聲明和定義必須在同一個文件中，如頭文件中。
  • C語言的宏定義也可以實現函數模板的功能，#define square(x) (x * x) 但是宏沒有類型檢查，函數模板有類型檢查。C++ 模板特例化

  • 下面的例子字元串類型需要特殊處理，採用模板的特例化

  • [cpp] view plaincopy
    1. #include<iostream>
    2. usingnamespacestd;
    4. template<classT>
    5. inlineTsquare(Tx)
    6. {
    7. Tresult;
    8. result=x*x;
    9. returnresult;
    10. };
    12. //模板特殊化
    13. template<>
    14. stringsquare<string>(stringss)
    15. {
    16. return(ss+ss);
    17. };
    19. main()
    20. {
    21. inti=2,ii;
    22. stringww("Aaa");
    24. ii=square<int>(i);
    25. cout<<i<<":"<<ii<<endl;
    27. cout<<square<string>(ww)<<endl;
    28. }

    註明：模板特例化用於當一個數據類型需要進行不同的處理和實現的情況。

  • C++ 模板無類型參數
  • [cpp] view plaincopy
    1. #include<iostream>
    2. usingnamespacestd;
    4. template<typenameT,intcount>
    5. voidloopIt(Tx)
    6. {
    7. Tval[count];
    9. for(intii=0;ii<count;ii++)
    10. {
    11. val[ii]=x++;
    12. cout<<val[ii]<<endl;
    13. }
    14. };
    16. main()
    17. {
    18. floatxx=2.1;
    20. loopIt<float,3>(xx);
    21. }

    C++ 模板默認類型參數以及無類型參數[cpp] view plaincopy

    1. #include<iostream>
    2. usingnamespacestd;
    4. template<typenameT=float,intcount=3>
    5. TmultIt(Tx)
    6. {
    7. for(intii=0;ii<count;ii++)
    8. {
    9. x=x*x;
    10. }
    11. returnx;
    12. };
    14. main()
    15. {
    16. floatxx=2.1;
    18. cout<<xx<<":"<<multIt<>(xx)<<endl;;
    19. }

    註明：multIt<>沒有指定參數類型，默認為float;

    C++ 類模板

    類模板定義：template <class T> class MyTemplateClass { ... };

    類模板特例化：template <> class MyTemplateClass <specific-data-type> { ... };

    File: Matrix2x2.hpp

    [cpp] view plaincopy

    1. #ifndefMATRIX_2X2_HPP__
    2. #defineMATRIX_2X2_HPP__
    4. usingnamespacestd;
    6. /**
    7. m(11)m(12)
    8. m(21)m(22)
    9. */
    11. template<classT>
    12. classMatrix2x2
    13. {
    14. public:
    15. Matrix2x2(Tm11,Tm12,Tm21,Tm22);//constructor
    16. Matrix2x2(Tm[2][2]);
    17. Matrix2x2();
    19. intAdd(Matrix2x2x)
    20. intMultiply(Matrix2x2x)
    21. voidPrint();
    22. Tm[2][2];
    23. };
    25. template<classT>
    26. Matrix2x2<T>::Matrix2x2(T_m11,T_m12,T_m21,T_m22)
    27. {
    28. m[0][0]=_m11;
    29. m[0][1]=_m12;
    30. m[1][0]=_m21;
    31. m[1][1]=_m22;
    32. }
    34. template<classT>
    35. Matrix2x2<T>::Matrix2x2(T_m)
    36. {
    37. m[0][0]=_m[0][0];
    38. m[0][1]=_m[0][1];
    39. m[1][0]=_m[1][0];
    40. m[1][1]=_m[1][1];
    41. }
    43. template<classT>
    44. Matrix2x2<T>::Matrix2x2()
    45. {
    46. m[0][0]=0;
    47. m[0][1]=0;
    48. m[1][0]=0;
    49. m[1][1]=0;
    50. }
    52. template<classT>
    53. Matrix2x2<T>::Add(Matrix2x2_x)
    54. {
    55. Matrix2x2<T>sum;
    56. sum.m[0][0]=m[0][0]+_x.m[0][0];
    57. sum.m[0][1]=m[0][1]+_x.m[0][1];
    58. sum.m[1][0]=m[1][0]+_x.m[1][0];
    59. sum.m[1][1]=m[1][1]+_x.m[1][1];
    60. returnsum;
    61. }
    63. template<classT>
    64. Matrix2x2<T>::Multiply(Matrix2x2_x)
    65. {
    66. Matrix2x2<T>sum;
    67. sum.m[0][0]=m[0][0]*_x.m[0][0]+m[0][1]*_x.m[1][0];
    68. sum.m[0][1]=m[0][0]*_x.m[0][1]+m[0][1]*_x.m[1][1];
    69. sum.m[1][0]=m[1][0]*_x.m[0][0]+m[1][1]*_x.m[1][0];
    70. sum.m[1][1]=m[1][0]*_x.m[0][1]+m[1][1]*_x.m[1][1];
    71. returnsum;
    72. }
    74. template<classT>
    75. Matrix2x2<T>::Print()
    76. {
    77. cout<<"|"<<m[0][0]<<""<<m[0][1]<<"|"<<endl;
    78. cout<<"|"<<m[1][0]<<""<<m[1][1]<<"|"<<endl;
    79. }
    81. #endif

    TestMatrix2x2.cpp

    [cpp] view plaincopy

    1. #include<iostream>
    3. #include"Matrix2x2.hpp"
    5. usingnamespacestd;
    7. intmain(intargc,char*argv[])
    8. {
    9. Matrix2x2<int>X(1,2,3,4);
    10. Matrix2x2<int>Y(5,6,7,8);
    12. cout<<"X:"<<endl;
    13. X.Print();
    15. cout<<"Y:"<<endl;
    16. Y.Print();
    18. Matrix2x2<int>A=X.Add(Y);
    19. cout<<"A:"<<endl;
    20. A.Print();
    22. Matrix2x2<int>B=X.Add(Y);
    23. cout<<"B:"<<endl;
    24. B.Print();
    25. }

    C++ 普通類和類模板的靜態成員變數

    普通類的靜態成員函數：

    [cpp] view plaincopy

    1. #include<iostream>
    3. usingnamespacestd;
    6. classXYZ
    7. {
    8. public:
    9. voidputPri();
    10. staticintipub;
    11. private:
    12. staticintipri;
    13. };
    16. voidXYZ::putPri()
    17. {
    18. cout<<ipri++<<endl;
    19. }
    21. //靜態成員變數初始化:
    22. intXYZ::ipub=1;
    23. intXYZ::ipri=1;
    25. main()
    26. {
    27. XYZaaa;
    28. XYZbbb;
    30. aaa.putPri();
    31. cout<<aaa.ipub<<endl;
    32. bbb.putPri();
    33. }

    類模板的靜態成員：

    [cpp] view plaincopy

    1. #include<iostream>
    3. usingnamespacestd;
    5. template<classT>
    6. classXYZ
    7. {
    8. public:
    9. voidputPri();
    10. staticTipub;
    11. private:
    12. staticTipri;
    13. };
    15. template<classT>
    16. voidXYZ<T>::putPri()
    17. {
    18. cout<<ipri++<<endl;
    19. }
    21. //靜態成員初始化:
    22. template<classT>TXYZ<T>::ipub=1;
    23. template<classT>TXYZ<T>::ipri=1.2;
    25. main()
    26. {
    27. XYZ<int>aaa;
    28. XYZ<float>bbb;
    30. aaa.putPri();
    31. cout<<aaa.ipub<<endl;
    32. bbb.putPri();
    33. }

    C++ 模板的模板參數[cpp] view plaincopy

    1. #include<iostream>
    2. usingnamespacestd;
    4. template<template<typenameT>typenameU>
    5. classXyz
    6. {
    7. ....
    8. };

    C++ 類模板和繼承

    Color.hpp (無模板的基類)

    [cpp] view plaincopy

    1. #ifndefCOLOR_HPP__
    2. #defineCOLOR_HPP__
    3. #include<string>
    4. enumeColor{none=0,red,white,blue,yellow,green,black};
    6. classColor
    7. {
    8. public:
    9. Color(eColorcolor);
    10. voidsetColor(eColorcolor);
    11. eColorgetColor(){returnmColor;};
    12. std::stringgetStrColor();
    14. protected:
    15. eColormColor;
    16. };
    18. Color::Color(eColor_color)
    19. {
    20. mColor=_color;
    21. }
    23. voidColor::setColor(eColor_color)
    24. {
    25. mColor=_color;
    26. }
    28. std::stringColor::getStrColor()
    29. {
    30. switch(mColor)
    31. {
    32. casered:
    33. return"red";
    34. casewhite:
    35. return"white";
    36. caseblue:
    37. return"blue";
    38. caseyellow:
    39. return"yellow";
    40. casegreen:
    41. return"green";
    42. caseblack:
    43. return"black";
    44. casenone:
    45. default:
    46. return"none";
    47. }
    48. }
    49. #endif

    File: Circle.hpp (模板基類)

    [cpp] view plaincopy

    1. #ifndefCIRCLE_HPP__
    2. #defineCIRCLE_HPP__
    3. #include<math.h>
    4. #include<string>
    6. #include"Color.hpp"
    8. template<typenameT>
    9. classCircle:publicColor
    10. {
    11. public:
    12. Circle(TcenterX,TcenterY,Tradius,eColorcolor);
    13. Circle(TcenterX,TcenterY,Tradius);
    14. Circle(Tradius);
    16. Tarea();
    17. Tcircumference();
    18. TgetX();
    19. TgetY();
    20. TgetRadius();
    22. protected:
    23. Tx;
    24. Ty;
    25. Tradius;
    26. };
    28. template<typenameT>
    29. Circle<T>::Circle(T_x,T_y,T_radius,eColor_color)
    30. :Color(_color)
    31. {
    32. x=_x;
    33. y=_y;
    34. radius=_radius;
    35. }
    37. template<typenameT>
    38. Circle<T>::Circle(T_x,T_y,T_radius)
    39. :Color(none)
    40. {
    41. x=_x;
    42. y=_y;
    43. radius=_radius;
    44. }
    46. template<typenameT>
    47. Circle<T>::Circle(T_radius)
    48. :Color(none)
    49. {
    50. x=const_cast<T>(0);
    51. y=const_cast<T>(0);
    52. radius=_radius;
    53. }
    55. template<typenameT>
    56. TCircle<T>::area()
    57. {
    58. returnM_PI*radius*radius;
    59. }
    61. template<typenameT>
    62. TCircle<T>::circumference()
    63. {
    64. returnconst_cast<T>(2)*M_PI*radius;
    65. }
    66. #endif

    File: testCircle.cpp

    [cpp] view plaincopy

    1. #include<iostream>
    2. #include"Circle.hpp"
    4. usingnamespacestd;
    6. intmain(intargc,char*argv[])
    7. {
    8. Circle<float>circleA(0.0,0.0,10.0,white);
    9. cout<<"Area:"<<circleA.area()<<endl;
    10. cout<<"Color:"<<circleA.getStrColor()<<endl;
    11. }

    一個模板類繼承另外一個模板類：

    File: Sphere.hpp (派生類)

    [cpp] view plaincopy

    1. #ifndefSPHERE_HPP__
    2. #defineSPHERE_HPP__
    4. #include"Circle.hpp"
    6. template<typenameT>
    7. classSphere:publicCircle<T>
    8. {
    9. public:
    10. Sphere(TcenterZ,TcenterX,TcenterY,Tradius,eColorcolor);
    11. Sphere(Tradius);
    12. Sphere();
    14. TsurfaceArea();
    15. Tvolume();
    16. TgetZ();
    18. private:
    19. Tz;
    20. };
    22. template<typenameT>
    23. Sphere<T>::Sphere(T_x,T_y,T_z,T_radius,eColor_color)
    24. :Circle<T>::Circle(_x,_y,_radius,_color)
    25. {
    26. this->z=_z;
    27. }
    29. template<typenameT>
    30. Sphere<T>::Sphere(T_radius)
    31. :Circle<T>::Circle(_radius)
    32. {
    33. this->x=const_cast<T>(0);
    34. this->y=const_cast<T>(0);
    35. this->z=const_cast<T>(0);
    36. this->radius=_radius;
    37. }
    39. template<typenameT>
    40. Sphere<T>::Sphere()
    41. {
    42. this->x=const_cast<T>(0);
    43. this->y=const_cast<T>(0);
    44. this->z=const_cast<T>(0);
    45. this->radius=const_cast<T>(1);
    46. }
    48. template<typenameT>
    49. TSphere<T>::surfaceArea()
    50. {
    51. returnconst_cast<T>(4)*M_PI*this->radius*this->radius;
    52. }
    54. template<typenameT>
    55. TSphere<T>::volume()
    56. {
    57. Tthree=3;
    58. Tfour=4;
    59. returnfour*M_PI*this->radius*this->radius*this->radius/three;
    60. }
    61. #endif

    註明：用this來顯示類的依賴

    File: testSphere.cpp

    [cpp] view plaincopy

    1. #include<iostream>
    2. #include"Sphere.hpp"
    4. usingnamespacestd;
    6. intmain(intargc,char*argv[])
    7. {
    8. Sphere<float>sphereA(0.0,0.0,0.0,10.0,blue);
    9. cout<<"Volume:"<<sphereA.volume()<<endl;
    10. cout<<"Color:"<<sphereA.getStrColor()<<endl;
    11. }

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