C++計(jì)算機(jī)語言教學(xué)課件Lect10

C++計(jì)算機(jī)語言教學(xué)課件Lect10ObjectivesInthischapter,youwilllearn:Tobeabletouseclasstemplatestocreateagroupofrelatedtypes.Tobeabletodistinguishbetweenfunctiontemplatesandtemplatefunctions,aswellasbetweenclasstemplatesandtemplateclasses.Tounderstandhowtooverloadtemplatefunctions.Tounderstandtherelationshipsamongtemplates,friends,inheritanceandstaticmembers.對不同類型的數(shù)組，實(shí)現(xiàn)自加算法1.不使用函數(shù)模板voidselfAdd(intarray[],intval,intsize){

for(inti=0;i<size;i++) array[i]+=val;}voidselfAdd(floatarray[],floatval,intsize){

for(inti=0;i<size;i++) array[i]+=val;}voidselfAdd(doublearray[],doubleval,intsize){

for(inti=0;i<size;i++) array[i]+=val;}9.1 Introduction實(shí)現(xiàn)代碼相同，支持?jǐn)?shù)據(jù)類型不同9.1 Introduction對不同類型的數(shù)組，實(shí)現(xiàn)自加算法2. 使用函數(shù)模板Template<class

T>voidselfAdd(T

array[],Tval,intsize){

for(inti=0;i<size;i++) array[i]+=val;}9.1 IntroductionTemplatesEasilycreatealargerangeofrelatedfunctionsorclasses

將一段程序所處理的對象的數(shù)據(jù)類型參數(shù)化，以使得這段程序可以用于處理多種不同數(shù)據(jù)類型的對象。這避免了功能相同，數(shù)據(jù)類型不同的類出現(xiàn),實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用。

將一個(gè)類所需要的數(shù)據(jù)類型參數(shù)化，使得該類成為能處理多種數(shù)據(jù)類型的通用類。在類的對象被創(chuàng)建時(shí)，通過指定參數(shù)所屬的數(shù)據(jù)類型，來將通用類實(shí)例化。這里的數(shù)據(jù)類型包括： 1.數(shù)據(jù)成員的類型2.成員函數(shù)的參數(shù)的類型

3.函數(shù)返回值的類型9.1 IntroductionTemplatesEasilycreatealargerangeofrelatedfunctionsorclasses

將一段程序所處理的對象的數(shù)據(jù)類型參數(shù)化，以使得這段程序可以用于處理多種不同數(shù)據(jù)類型的對象。這避免了功能相同，數(shù)據(jù)類型不同的類出現(xiàn),實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用。在templatedeclarations（模板聲明）中對模板類型參數(shù)定義時(shí)，"class"和"typename"是相同的。

template<classT>classWidget;//uses"class"

template<typenameT>classWidget;//uses"typename"9.1 IntroductionFunctiontemplate-theblueprintoftherelatedfunctions

函數(shù)模板提供了一類函數(shù)的抽象，即代表一類函數(shù)。函數(shù)模板實(shí)例化后生成具體的模板函數(shù)。Templatefunction-aspecificfunctionmadefromafunctiontemplate

模板函數(shù)是具體的函數(shù)。

一般來說，模板函數(shù)在需要的時(shí)候才會(huì)生成。如 template<classT> Tadd(Ta,Tb)

在沒有使用此函數(shù)模板的時(shí)候，并不會(huì)實(shí)例化任何函數(shù)模板，當(dāng)調(diào)用add(1,2)的時(shí)候，會(huì)生成模板函數(shù)intadd(inta,intb)，當(dāng)調(diào)用add(1.2,1.4)的時(shí)候，才會(huì)生成模板函數(shù)doubleadd(doublea,douleb)類和對象、函數(shù)模板和模板函數(shù)、類模板和模板類之間的關(guān)系。類對象函數(shù)模板（一類函數(shù)）模板函數(shù)（具體的函數(shù)）實(shí)例化生成實(shí)例化生成類模板（類型參數(shù)化）模板類（具體的類）實(shí)例化生成9.1 IntroductionFunctiontemplates

普通函數(shù)和類的成員函數(shù)可以聲明為函數(shù)模板。Format:

template<classortypenameT>

returnType

functionName(parameterList){//definition}Example:

Template<class

T> voidselfAdd(T

array[],Tval,intsize){

for(inti=0;i<size;i++) array[i]+=val; }

9.1 Introduction9.1 Introduction模板函數(shù)的參數(shù)分為：函數(shù)實(shí)參和模板實(shí)參。 Template<class

T> voidselfAdd(T

array[],Tval,intsize){…}

intmain(){ inta[10],val=2; seftAdd(a,val,10);//省略模板實(shí)參 seftAdd<int>(a,val,10);

return0; }模板實(shí)參函數(shù)實(shí)參模板函數(shù)的模板實(shí)參在下列情況下，不能省略。1.從函數(shù)實(shí)參獲得的信息有矛盾2.需要獲得特定類型的返回值3.虛擬類型參數(shù)沒有出現(xiàn)在模板函數(shù)的形參表中4.函數(shù)模板含有常規(guī)形參9.1 Introduction1.從函數(shù)實(shí)參獲得的信息有矛盾：template<typenameT>Tadd(Ta,Tb){returna+b;}而調(diào)用語句為：cout<<add(3.0,5)<<endl;//error:歧義產(chǎn)生cout<<add<float>(3.0,5)<<endl;//OK!9.1 Introduction2.需要獲得特定類型的返回值：

例如，需要add返回一個(gè)int型的值，

直接調(diào)用add<int>(a,b);9.1 Introduction9.1 Introduction3.虛擬類型參數(shù)沒有出現(xiàn)在模板函數(shù)的形參表中（多義性）。如下圖所示，為避免T2的數(shù)據(jù)類型未知，必須指定T2的數(shù)據(jù)類型。。template<typenameT1,typenameT2,typenameT3>T2add(T1a,T3b){returna+b;}voidmain(){ cout<<showpoint; cout<<add<double,int>(3,5L)<<endl; cout<<add<int,double,long>(3,5L)<<endl;}程序運(yùn)行結(jié)果為：88.00000當(dāng)函數(shù)模板含有常規(guī)形參時(shí)，如果常規(guī)參數(shù)的信息無法從模板函數(shù)的實(shí)參表中獲得，則在調(diào)用時(shí)必須顯式的給出對應(yīng)于常規(guī)參數(shù)的模板實(shí)參。9.1 Introductiontemplate<classT,introws>sum(Tdata[],T&result){result=0;

for(inti=0;i<rows;i++) result+=data[i];}intmain(){intd[3]={1,2,3};intr;

sum<int,3>(d,r);//此處必須顯式給出對應(yīng)于常規(guī)參數(shù)的模板實(shí)參9.2 ClassTemplatesClasstemplatesAllowtype-specificversionsofgenericclassesFormat:

template<classT>

class

ClassName{definition};Neednotuse"T",anyidentifierwillworkTocreateanobjectoftheclass,typeClassName<type>myObject;Example:Stack<double>doubleStack;9.2 ClassTemplates(II) FunctionTemplateinclassDefinednormally,butprecededbytemplate<classT>GenericdatainclasslistedastypeTBinaryscoperesolutionoperatorused MyClass<T>::MyClass(intsize)Functiontemplateinclassdefinition://Constructordefinition-createsanarrayoftypeTtemplate<classT>MyClass<T>::MyClass(intsize){ myArray=newT[size];}形參的名字不能在模板內(nèi)部重用，也就是說一個(gè)名字在一個(gè)模板中只能使用一次:

template<classu,classu>//error模板的聲明和定義中參數(shù)的名字可以不同：

聲明：template<classU> classA定義：template<classT>

classA{}。9.2 ClassTemplates(III) tstack1.h(Part1of3)tstack1.h(Part2of3)tstack1.h(Part3of3)fig22_01.cpp(Part1of3)fig22_01.cpp(Part2of3)fig22_01.cpp(Part3of3)ProgramOutputPushingelementsontodoubleStack1.12.23.34.45.5Stackisfull.Cannotpush6.6

PoppingelementsfromdoubleStack5.54.43.32.21.1Stackisempty.Cannotpop

PushingelementsontointStack12345678910Stackisfull.Cannotpush11

PoppingelementsfromintStack10987654321Stackisempty.Cannotpopfig22_02.cpp(Part1of2)fig22_02.cpp(Part2of2)ProgramOutputPushingelementsontodoubleStack1.12.23.34.45.5Stackisfull.Cannotpush6.6

PoppingelementsfromdoubleStack5.54.43.32.21.1Stackisempty.Cannotpop

PushingelementsontointStack12345678910Stackisfull.Cannotpush11

PoppingelementsfromintStack10987654321Stackisempty.Cannotpop9.3 ClassTemplatesandNon-typeParametersCanusenon-typeparametersintemplatesDefaultargument非類型參數(shù)？

可以是常整數(shù)（包括枚舉）、指向外部鏈接對象的指針，而浮點(diǎn)數(shù)，指向內(nèi)部鏈接對象的指針則不行。（內(nèi)部鏈接對象和外部鏈接對象的定義與本節(jié)課內(nèi)容無關(guān)，將在實(shí)驗(yàn)課上說明）Example：Template<classT,intelements>Stack<double,100>mostRecentSalesFigures;

Definesobjectoftype

Stack<double,100>TreatedasconstExample：Thismayappearintheclassdefinition:TstackHolder[elements];//arraytohold

stackCreatesarrayatcompiletime,ratherthandynamicallocationatexecutiontime9.3 ClassTemplatesandNon-typeParameters9.3 ClassTemplatesandClassTemplateSpecializationClassescanbeoverridden重寫FortemplateclassArray,defineaclassnamedArray<myCreatedType>Thisnewclassoverridestheclasstemplatefor

myCreatedTypeThetemplateremainsforunoverridentypes應(yīng)用場景：即想使用模板，同時(shí)又需要對一個(gè)特殊類型做不同的實(shí)現(xiàn)。9.3 ClassTemplatesandClassTemplateSpecialization//classtemplate:template<classT>classspecTemplate{Tm_var;public:specTemplate(TinData){m_var=inData;}Tincrease(){return++m_var;}};//classtemplatespecialization:template<>classspecTemplate<char>{

charm_var;public:specTemplate(chararg){m_var=arg;}

charupperCase(){if((m_var>=’a’)&&(m_var<=’z’))m_var+=’A’-’a’;

returnm_var;}};9.4 TemplatesandInheritanceAnon-templateclasscanbederivedfromatemplateclass（普通類繼承模板類）Atemplateclasscanbederivedfromanon-templateclass（模板類繼承了普通類（非常常見））Aclasstemplatecanbederivedfromaclasstemplate（類模板繼承類模板）Atemplateclasscanbederivedfromaclasstemplate（模板類繼承類模板，即繼承模板參數(shù)給出的基類）1.普通類繼承模板類9.4 TemplatesandInheritancetemplate<classT>classTBase{ Tdata;……};classDerived:publicTBase<int>{……};2.類模板繼承了普通類（非常常見）9.4 TemplatesandInheritanceclassTBase{……};template<classT>classTDerived:publicTBase{Tdata;……};9.4 TemplatesandInheritance3.類模板繼承類模板template<classT>classTBase{Tdata1;……};template<classT1,classT2>classTDerived:publicTBase<T1>{T2data2;……};9.4 TemplatesandInheritance4.模板類繼承模板參數(shù)給出的基類——繼承哪個(gè)基類由模板參數(shù)決定9.4 TemplatesandInheritance4.模板類繼承模板參數(shù)給出的基類——繼承哪個(gè)基類由模板參數(shù)決定#include<iostream>usingnamespacestd;classBaseA{public: BaseA(){cout<<"BaseAfouned"<<endl;}};classBaseB{public: BaseB(){cout<<"BaseBfouned"<<endl;}};9.4 TemplatesandInheritance4.模板類繼承模板參數(shù)給出的基類——繼承哪個(gè)基類由模板參數(shù)決定#include<iostream>usingnamespacestd;classBaseA{public: BaseA(){cout<<"BaseAfouned"<<endl;}};classBaseB{public: BaseB(){cout<<"BaseBfouned"<<endl;}};template<typenameT>classBaseC{private: Tdata;public: BaseC(Tn):data(n){ cout<<"BaseCfouned"<<data<<endl;}};template<classT>classDerived:publicT{public: Derived():T(){cout<<"Derivedfouned"<<endl;}};9.4 TemplatesandInheritance4.模板類繼承模板參數(shù)給出的基類——繼承哪個(gè)基類由模板參數(shù)決定#include<iostream>usingnamespacestd;classBaseA{public: BaseA(){cout<<"BaseAfouned"<<endl;}};classBaseB{public: BaseB(){cout<<"BaseBfouned"<<endl;}};template<typenameT>classBaseC{private: Tdata;public: BaseC(Tn):data(n){ cout<<"BaseCfouned"<<data<<endl;}};template<classT>classDerived:publicT{public: Derived():T(){cout<<"Derivedfouned"<<endl;}};voidmain(){

Derived<BaseA>x;//BaseA作為基類

Derived<BaseB>y;//BaseB作為基類

Derived<BaseC<int>>z;//BaseC<int,3>作為基類}程序運(yùn)行結(jié)果為：BaseAfounedDerivedfounedBaseBfounedDerivedfounedBaseCfouned3Derivedfouned9.5 TemplatesandfriendsFriendshipsallowedbetweenaclasstemplateandGlobalfunction全局函數(shù)Memberfunctionofanotherclass別的類的成員函數(shù)Entireclass友元類friendfunctionsInsidedefinitionofclasstemp