C++学习（16）—— 类模板

1.类模板语法

类模板作用：

• 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<typename T>
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

T —— 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//类模板
template<class NameType, class AgeType>

class Person{
public:
    Person(NameType name, AgeType age){
        this->m_name = name;
        this->m_age = age;
    }
    void showPerson(){
        cout << "name: " << this->m_name << "  age:" << this->m_age << endl;
    }

    NameType m_name;
    AgeType m_age;
};

void test01(){
    Person<string,int> p1("alice", 18);
    p1.showPerson();
}

int main(){
    test01();
    return 0;
}

 

2.类模板与函数模板区别

类模板与函数模板区别主要有两点

1. 类模板没有自动类型推导的使用方式
2. 类模板在模板参数中可以有默认参数

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//类模板与函数模板区别
template<class NameType, class AgeType = int>

class Person{
public:
    Person(NameType name, AgeType age){
        this->m_name = name;
        this->m_age = age;
    }
    void showPerson(){
        cout << "name: " << this->m_name << "  age:" << this->m_age << endl;
    }

    NameType m_name;
    AgeType m_age;
};

void test01(){
    //Person p1("alice", 18);  //错误，无法用自动类型推导
    Person<string,int> p1("Iris", 18);
    p1.showPerson();
}

void test02(){
    Person<string> p1("Even", 28);
    p1.showPerson();
}

int main(){
    test02();
    return 0;
}

总结：

• 类模板使用只能用显示指定类型方式
• 类模板中的模板参数列表可以有默认参数

 

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

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//类模板中成员函数创建时机

class Person1{
public:
    void showPerson1(){
        cout << "Person1 show" << endl;
    }
};

class Person2{
public:
    void showPerson2(){
        cout << "Person2 show" << endl;
    }
};

template<class T>
class myPerson{
public:
    T obj;
    //类模板中的成员函数
    void func1(){
        obj.showPerson1();
    }
    void func2(){
        obj.showPerson2();
    }
};

void test01(){
    myPerson<Person1>m;
    m.func1();
    //m.func2();
}

int main(){
    test01();
    return 0;
}

总结：类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，而是在调用阶段才创建

 

4.类模板对象做函数的参数

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：

1. 指定传入类型 —— 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

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//类模板对象做函数参数
template<class NameType, class AgeType>
class Person{
public:
    Person(NameType name, AgeType age){
        this->m_name = name;
        this->m_age = age;
    }

    void showPerson(){
        cout << "name: " << this->m_name << "  age:" << this->m_age << endl;
    }

    NameType m_name;
    AgeType m_age;
};

//1.指定参数类型
void printPerson1(Person<string,int>&p){
    p.showPerson();
}

void test01(){
    Person<string,int>p("Iris", 18);
    printPerson1(p);
}

//2.参数模板化
template<class NameType, class AgeType>
void printPerson2(Person<NameType,AgeType>&p){
    p.showPerson();
}

void test02(){
    Person<string,int>p("Even", 28);
    printPerson2(p);
}

//3.整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T &p){
    p.showPerson();
}

void test03(){
    Person<string,int>p("Isak", 26);
    printPerson3(p);
}

int main(){
    test03();
    return 0;
}

总结：

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

 

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的T类型，子类也需要编程模板类

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//类模板与继承
template<class T>
class Base{
public:
    T m;
};

//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的T类型，子类也需要变成模板类
template<class T1, class T2>
class Son2:public Base<T1>{
    T2 obj;
}

void test02(){
    Son<int, char> s2;
}

int main(){
    test01();
    return 0;
}

总结：如果父类是类模板，子类需要指定父类中T的数据类型

 

6.类模板成员函数类外实现

学习目标：能够掌握类模板中的成员函数类外实现

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//类模板成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
class Person {
public:
	Person(T1 name, T2 age);
	void showPerson();

	T1 m_name;
	T2 m_age;
};

//构造函数的类外实现
template<class T1, class T2>
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<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
	cout << "name：" << this->m_name << "  age：" << this->m_age << endl;
}

void test01() {
	Person<string, int> p1("Tom", 20);
	p1.showPerson();
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表

 

7.类模板分文件编写

学习目标：

• 掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式

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：

• 解决方式一：直接包含.cpp文件
• 解决方式二：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

person.hpp

#pragma once
#include<iostream>
#include<string>
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 << "name：" << this->m_name << "  age：" << this->m_age << endl;
}

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

 

8.类模板与友元

学习目标：

• 掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现

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

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//通过全局函数 打印Persono信息

template<class T1, class T2>
class Person;

template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> p) {
	cout << "name：" << p.m_name << "  age：" << p.m_age << endl;
}

template<class T1, class T2>
class Person {
	friend void printPerson(Person<T1,T2> p) {
		cout << "name：" << p.m_name << "  age：" << p.m_age << endl;
	}
	//全局函数 类外实现
	//加空模板的参数列表
	friend void printPerson2<>(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;
};

void test01() {
	Person<string, int> p1("Tom", 20);
	printPerson(p1);
}

void test02() {
	Person<string, int> p2("Jerry", 20);
	printPerson2(p2);
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

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