清华大学C++模板.ppt

1、C+程序设计函数模板、类模板,2,内容提要,函数模板 类模板,3,模板函数-问题的引出,例1：计算从 a 到 b 的各整数之和： sum(a,b) if (ab) return 0; return a + sum(a+1,b); ,4,模板函数-问题的引出,例2：计算给定范围内的整数的立方和： sum-cubes(a,b) if (ab) return 0; return cube(a) + sum-cubes(a+1,b); ,5,模板函数-问题的引出,这两个过程共享一种公共的基础模式。 所用的过程名字上不一样； 用于从a算出需要加的项的函数，还有用于提供下一个a值的函数。 填充下面模板中的

2、各空位，产生出上面的各个过程： (a,b) if(ab) return 0; return (a) + (a),b); ,6,函数模板,编写一个函数模板，由编译系统根据函数调用的实参类型自动产生模板函数 根据函数调用的参数，匹配最合适的函数(包括普通函数、已经创建的模板函数) 如果匹配不成功，找到函数模板，根据实参的类型，创建一个合适的模板函数 函数模板可以用来创建一个通用功能的函数，以支持多种不同形参，进一步简化重载函数的函数体设计。,7,定义函数模板,声明方法： template 函数声明 例如： template T sum( T a, T b) if(ab) return 0; ret

3、urn a.current() + sum(a.next(), b) ; ,8,定义函数模板,例如：求绝对值函数的模板,#include template T abs( T x) return x0?-x:x; void main() int n=-5; double d=-5.5; coutabs(n)endl; coutabs(d)endl; ,运行结果： 5 5.5,9,类模板,10,1 类模板 问题的提出,为了多快好省地定义出一批相似的类,可以定义类模板,然后由类模板生成不同的类. 考虑一个数组类，需要提供的基本操作 len()：查看数组的长度 getElement(int index

4、)：获取其中的一个元素 setElement(int index)：对其中的一个元素进行赋值 数组是一种常见的数据类型，元素可以是： 整数 学生 字符串 ,11,1 类模板 问题的提出,这些数组类，除了元素的类型不同之外，其他的完全相同; 类模板： 在定义类的时候给它一个/多个参数，这些参数表示不同的数据类型。 在调用类模板时，指定参数，由编译系统根据参数提供的数据类型自动产生相应的模板类,类模板 (定义多个只有元素 类型不同的类的公共模板),模板类1,12,2 类模板的定义,template /类模板的首部，声明类模板的参数 class 类模板名 声明一个、或多个类型参数，实现类所需要的参数

5、，包括数据成员类型、函数成员的参数类型和返回值类型.,13,2 类模板的定义,例如： template class Carray T *ptrElement; int size; public: Carray(int length); Carray(); int len(); void setElement( T arg, int index); T getElement(index); ,14,3 定义类模板的成员函数,如果需要在类模板以外定义其成员函数，则要采用以下的形式： template 类型名 类名 : 函数名（参数表）,15,3 定义类模板的成员函数,例如 template / T

6、是模板类Carray的类型参数 Carray:Carray(int length) /构造函数 ptrElement = new Tlength; size = length; template Carray: Carray() /析构函数 Delete ptrElement; ,16,3 定义类模板的成员函数,template int Carray:len() return size; template void Carray: setElement(T arg, int index) *(ptr+index) = arg; return; template T Carray: getEle

7、ment(int index) return *(ptr+index); ,17,4 模板类的概念,模板类：为类模板中各类型参数指定了具体的数据类型后，即得到一个模板类。 编译系统自动用具体的数据类型替换类模板中的类型参数，生成模板类的代码 为类型参数指定的数据类型不同，得到的模板类不同,18,5 使用类模板声明对象,Carray arrayInt(50), *ptrArrayInt; /创建一个元素类型为int的Carray模板类，并声明该模板类的一个对象、以及一个指针 Carray arrayStr(100); /创建一个元素类型为string的Carray模板类，并声明该模板类的一个对象

8、，其中string是C+标准类库中的字符串类 Carray *ptrArrayStudent; /创建一个元素类型为CStudent的Carray模板类，并声明该模板类的一个指针，其中CStudent是程序员自定义的一个类,同一个类模板的两个模板类是不兼容的 ptrArrayInt = /error,19,6 类模板与非类型参数,类模板的参数声明中可以包括非类型参数(non-type parameter，即不需特化的参数) 非类型参数：用来说明类模板中的属性，不是使用class关键字定义的，而是使用C+内置类型定义的形参 类型参数：用class来说明类模板中的数据类型、成员函数的参数类型和返回

9、值类型,20,6 类模板与非类型参数,template class Carray T *ptrElement; int size; T elements elementsNumber; public: int len(); void setElement(T arg, int index); T getElement(index); 通常，类模板参数声明中的非类型参数可以提高程序的执行效率,21,7 类模板与友员函数,把普通函数声明为类模板的友员函数 利用类型参数，把模板函数声明为对应模板类的友员函数 把其他类的成员函数声明为类模板的友员函数 利用类型参数，把其他模板类的成员函数声明为对应模板

10、类的友员函数 把普通类声明为类模板的友员类 利用类型参数，把一个模板类声明为对应模板类的友员类,22,把普通函数声明为类模板的友员函数,template class CTemp friend void func(int); private: T elementssize; public: CTemp(T arg); ; void func(int size) CTemp a(10);/error: size is a variable CTemp b(10);/ok CTemp c(8.9);/ok int i; for(i=0; i50; i+) coutb.elementsi“ ” c.e

11、lementsiendl; return; ,23,利用类型参数，把模板函数声明为对应模板类的友员函数,template class CTemp friend void func(T arg); private: T elementssize; public: CTemp(T arg); ; template void func(T arg) CTemp a(10); int i; for(i=0; i50; i+) couta.elementsi endl; return; func(5);/ok func(5.0);/ok,template void fun(T arg) /fun不是CT

12、emp的友元函数 CTemp b(10); CTemp c(8.9); int i; for(i=0; i fun(5.0); /error: cannot access private member declared in CTemp,25,把其他类的成员函数声明为类模板的友员函数,template class CTemp friend void myClass:func(); private: T elementssize; public: CTemp(T arg); ; void myClass:func() CTemp b(10); CTemp c(8.9); int i; for(i

13、=0; i50; i+) coutb.elementsi“ ” c.elementsiendl; return; ,26,利用类型参数，把其他模板类的成员函数声明为对应模板类的友员函数,template class CTemp friend void myClass:func(); private: T elementssize; public: CTemp(T arg); ; template void myClass :func() CTemp a(10); int i; for(i=0; i obj; obj.func();/ok,template void myClass :func(

14、) CTemp a(10); CTemp b(10); CTemp c(10); int i; for(i=0; i objA; myClass objB; objA.func(); /error: cannot access private member declared in CTemp objB.func(); /error: cannot access private member declared in CTemp,28,把普通类声明为类模板的友员类,template class CTemp friend class myClass; private: T elementssize;

15、 public: CTemp(T arg); ; myClass的每个成员函数都是类模板CTemp的友员函数,29,利用类型参数，把一个类模板声明为另一个类模板的友员,template class CTemp friend myClassA; friend myClassB; private: T1 elementssize; public: CTemp(T arg); ; myClassA是CTemp的友员类 myClassB是CTemp的友员类 myClassA不是CTemp的友员类 myClassA不是CTemp的友员类,30,8 类模板与static成员,每个模板类有自己的static成员 template class CTemp private: T elementssize; static int count; public: CTemp(T arg); void print()coutcountendl;return; ;,31,9类模板与static成员,template CTemp:CTemp(T arg) int i; for(i=0;isize;i+) elementsi=arg; count+; ,32,9类模板与static成员,int CTemp:count=