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C++笔记-26-类模板

news 2025/11/13 6:46:19

模板的局限性

局限性：模板的通用性并不是万能的
例如判断两个数是否相等的模板，假如传入的是一个Person类，或者一个数组，就会出问题了。
因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<typename T>
bool myCompare(T& a, T& b)
{return a == b;
}
void test()
{int a = 20, b = 20;bool ret = myCompare(a, b);if (ret){cout << "a==b" << endl;}else {cout << "a!=b" << endl;}
}
class Person {
public:string name;int age;Person(string name, int age){this->name = name;this->age = age;}
};
//利用具体化Person的版本实现代码，会优先调用这个。
template<> bool myCompare(Person& p1, Person& p2)
{if (p1.name == p2.name && p1.age == p2.age){return true;}else {return false;}}
void test01()
{Person p1("tom", 18);Person p2("tom", 16);bool ret = myCompare(p1, p2);if (ret){cout << "p1==p2" << endl;}else {cout << "p1!=p2" << endl;}
}
int main()
{//test();test01();
}

总结：

  • 利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
  • 学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板

类模板的基本语法

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:表面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>
using namespace std;
#include<string>
template<class T1, class T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age){this->name = name;this->age = age;}T1 name;T2 age;void show(){cout << name << endl;cout << age << endl;}
};
void test()
{Person<string, int> p1("张三", 20);p1.show();
}
int main()
{test();
}

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

类模板

类模板与函数模板区别主要有两点：

  • 类模板没有自动类型推导的使用方式（c++17之后有了）
  • 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//模板也可以指定默认参数
template<class T1 = string, class T2 = int>
class Person
{
public:T1 name;T2 age;Person(T1 name, T2 age){this->name = name;this->age = age;}void show(){cout << name << endl;cout << age << endl;}
};
void test1()
{Person p1("張三", 18);Person p2("李四", 20);p1.show();p2.show();
}
void test2()
{Person p("tom", 20);p.show();
}
int main()
{//test1();test2();
}

总结：

  • 类模板使用只能用显示指定类型方式（c++17之后有了自动类型推导，可以不指定了）
  • 类模板中的模板参数列表可以有默认参数

类模板中成员函数的创建时机

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>
using namespace std;
#include<string>
class Person1 {
public:void showPerson1(){cout << "Person 1 show" << endl;}
};
class Person2 {
public:void showPerson2(){cout << "Person 2 show" << endl;}
};
template<class T>
class MyClass {
public:T obj;void func1(){obj.showPerson1();}void func2(){obj.showPerson2();}
};
void test01()
{MyClass<Person1> m;m.func1();//m.func2();报错，Perosn1不能调用Person2的showPerson2（）。
}int main()
{test01();
}

总结：类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建.因为使用了模板，我们无法确定obj的类型。

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
#include<iostream>
using namespace std;
template<class T1, class T2>
class Person {
public:T1 name;T2 age;Person(T1 name, T2 age){this->age = age;this->name = name;}void show(){cout << "姓名" << name << endl;cout << "年龄" << age << endl;}
};
//第一种方式，指定传入类型。
void printPerson1(Person<string, int>& p)
{cout << "-------------------" << endl;p.show();
}
//第二种方式，参数模板化
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>& p)
{cout << "-------------------" << endl;p.show();cout << "T1的类型为：" << typeid(T1).name() << endl;cout << "T2的类型为：" << typeid(T2).name() << endl;//想看模板的推导的类型可以使用typeid(T).name()的方式查看。
}
//第三种方式，整个类模板化
template <class T>
void printPerson3(T& p)
{cout << "-------------------" << endl;p.show();cout << "T的类型为" << typeid(T).name() << endl;
}
void test()
{Person<string, int> p1("tom", 18);printPerson1(p1);printPerson2(p1);printPerson3(p1);
}
int main()
{test();
}

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
  • 使用比较广泛是第一种：指定传入的类型,第二种和第三种就有一点绕弯了。

类模板与继承

  • 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T的类型，子类也需变为类模板
#include<iostream>
using namespace std;
template<class T>
class Base {
public:T m;
};
//class Son :public Base //报错，必须指定父类中的T类型，才能继承给子类
class Son1 :public Base<int>
{
};
//如果想灵活指定父类中T类型，子类也需要变为类模板
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T1> {
public:T2 obj;Son2(){cout << "T1的类型：" << typeid(T1).name() << endl;cout << "T2的类型：" << typeid(T2).name() << endl;}
};
void test()
{Son1 s1;Son2<int, char> s2;
}
int main()
{test();
}

总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型

类模板成员函数类外实现

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template <class T1, class T2>
class Person
{
public:T1 name;T2 age;Person(T1 name, T2 age);//{//	this->name = name;//	this->age = age;//}void show();//{//	cout << "姓名：" << name << endl;//	cout << "年龄：" << age << endl;//}
};
//构造函数的类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{this->name = name;this->age = age;
}
//成员函数的类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::show()
{cout << "姓名：" << name << endl;cout << "年龄：" << age << endl;
}
void test()
{Person<string, int> p("tom", 18);p.show();
}
int main()
{test();
}

总结：类模板中成员函数类外实现时，和之前普通函数类外实现类似，需要加上Person作用域，但是还需要加上模板参数列表

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，导致分文件编写时链接不到解决

  • 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

方案一:

//主代码文件,文件名为main.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include "Person.hpp"
void test()
{Person<string,int> p("tom",18);p.show();
}
int main()
{test();
}

//hpp文件，类的声明和实现都在这一个文件，文件名为Person.hpp
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class T1, class T2>
class Person {
public:T1 name;T2 age;Person(T1 name, T2 age);void show();
};
template<class T1, class  T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{this->name = name;this->age = age;
}
template<class T1, class  T2>
void Person<T1, T2>::show()
{cout << "姓名：" << name << endl;cout << "年龄" << age << endl;
}

方案二

//主代码文件,文件名为main.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include "Person.cpp"
void test()
{Person<string, int> p("tom", 18);p.show();
}
int main()
{test();
}

//Person头文件，文件名为Person.h
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class T1, class T2>
class Person {
public:T1 name;T2 age;Person(T1 name, T2 age);void show();
};

//Person实现文件，文件名为Person.cpp
#include "Person.h"
template<class T1, class  T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{this->name = name;this->age = age;
}
template<class T1, class  T2>
void Person<T1, T2>::show()
{cout << "姓名：" << name << endl;cout << "年龄" << age << endl;
}

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

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class T1, class T2>
class Person;
//全局函数类外实现
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> p)
{cout << "姓名：" << p.name << endl;cout << "年龄：" << p.age << endl;
}
template<class T1, class T2>
class Person
{//全局函数类内实现friend void printPerson(Person<T1, T2>p){cout << "姓名：" << p.name << endl;cout << "年龄：" << p.age << endl;}//如果全局函数是类外实现的，需要让编译器提前知道这个函数的存在,但是这个函数又不知道Person类的存在，所以又要先定义Person，才能正常编译。friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> p);
public:Person(T1 name, T2 age){this->name = name;this->age = age;}
private:T1 name;T2 age;
};void test()
{Person p("tom", 18);printPerson(p);printPerson2(p);
}
int main()
{test();
}

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,类外实现过于复杂。

http://www.dtcms.com/a/601138.html

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