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c++ 类模板

2025/1/17 2:53:35 来源：https://blog.csdn.net/qq_33582129/article/details/145007783  浏览:  次   关键词：c++ 类模板

1. 类模板语法

类模板
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指定，用一个虚拟的类型来代表。

语法：

template<templayer T>
class 类名{}

template<class NameType, class AgeType>
class Person{
public:Person(NameType name, AgeType age){m_Name = name;m_Age = age;}NameType m_Name;AgeType m_Age;void showPerson(){cout << "Name:" << m_Name << "\tAge: " << m_Age << endl;}
};void test01(){Person<string, int> p1("西施", 18);p1.showPerson();
}int main(int argc, char const *argv[]) {test01();return 0;
}

2. 类模板和函数模板区别

类模板和函数模板区别

1. 类模板没有自动类型推导
2. 类模板在模板参数列表中可以有默认参数

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;template<class NameTpye, class AgeTpye = int>
class Person{
public:Person(NameTpye name, AgeTpye age) {this->m_Name = name;this->m_Age = age;}NameTpye m_Name;AgeTpye m_Age;void showPerson() {cout << "name: " << this->m_Name << " age: " << this->m_Age << endl;}
};void test01(){// 1. 类模板没有自动类型推导. 在C++11中可以使用自动类型推导Person p("西施", 18);p.showPerson();// 2. 类模板在模板参数列表中可以有默认参数Person<string> p2("貂蝉", 19);p2.showPerson();
}int main(int argc, char const *argv[]) {test01();return 0;
}

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的成员函数创建时机不同

普通类型成员函数一开始就可以创建
类模板成员函数在调用时才创建

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;// 类模板中成员函数和普通类中的成员函数创建时机不同class Person{
public:void showPerson(){cout << "Person show" << endl;}
};class Person2{
public:void showPerson2(){cout << "Person2 show" << endl;}
};template<class T> 
class MyClass{
public:T obj;// 类模板中的成员函数，并不是一开始就创建的，而是在模板调用时再创建的void fun1(){obj.showPerson();}void fun2(){obj.showPerson2();}
};void test01(){MyClass<Person> m;m.fun1();// m.fun2();MyClass<Person2> m2;m2.fun2();}int main(int argc, char const *argv[]) {test01();return 0;
}

4. 类模板对象做函数参数

目标：类模板实例化出的对象，向函数传参的方式
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 – 将这个类模板实例化化对象数据类型，进行传递
// 类模板实例化出的对象，向函数传参的方式template<class T1, class T2>
class Person{
public:Person(T1 name, T2 age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}void showPerson(){cout << "name: " << this->m_Name << " age: " << this->m_Age << endl;}T1 m_Name;T2 m_Age;
};// 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
void printPerson1(Person<string, int> &p){p.showPerson();
}void test01(){Person<string, int> p1("貂蝉", 18);printPerson1(p1);}// 2. 参数模板化       -- 将对象中的参数变为模板进行传递template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> &p){p.showPerson();cout << "T1的类型为: " << typeid(T1).name() << endl;cout << "T2的类型为: " << typeid(T2).name() << endl;
}void test02(){Person<string, int> p2("西施", 19);printPerson2(p2);
}// 3. 整个类模板化      -- 将这个类模板实例化化对象数据类型，进行传递template<class T>
void printPerson3(T &p){p.showPerson();cout << "T的类型为: " << typeid(T).name() << endl;
}void test03(){Person<string, int> p3("王昭君", 17);printPerson3(p3);
}int main(int argc, char const *argv[]) {test03();return 0;
}

5 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
// 如果想灵活的指定出父类中T的类型，子类也必须是一个类模板

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;template<class T>
class Base {
public:    T m;void func() {cout << "Base T: " << typeid(T).name() << endl;}
};// 缺少 类模板 "Base" 的模板实参列表, 必须指定出父类中T的类型class Son : public Base<int> {};void test01() { Son s;
}// 如果想灵活的指定出父类中T的类型，子类也必须是一个类模板
template<class T1, class T2>
class Son2 : public Base<T2> {
public:    Son2() {cout << "Son2 T1:" << typeid(T1).name() << " T2:" << typeid(T2).name() << endl;}T1 obj;
};void test02() {Son2<int, char> s2;s2.func();}int main(int argc, char const *argv[]) {test02();return 0;
}

5 类模板成员函数类外实现

#include <iostream>
#include <fstream>
#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);// {//     this->m_Name = name;//     this->m_Age = age;// }void showPerson();// {//     cout << "name: " << this->m_Name << " age: " << this->m_Age << endl;// }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> p("西施", 18);p.showPerson();
}int main(int argc, char const *argv[]) {test01();return 0;
}

7 类模板分文件编写

问题：

  1. 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时连接不到

解决：
2. 解决方式一：直接包含.cpp源文件
3. 解决方式二：将声明和实现写到同一个文件中，并将后缀名改为.hpp，hpp是约定的名称，不是强制的

person.hpp

#pragma once
#include <string>
using namespace std;template<class T1, class T2>
class Person {
public:Person(T1 name, T2 age);void showPerson();T1 name;T2 age;
};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>::showPerson() {cout << "name: " << this->name << " age: " << this->age << endl;
}

main.cpp

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
// 第一种方式 直接包含源文件
// #include "person.cpp"
// 将声明和实现写到同一个文件中，并将后缀名改为.hpp
#include "person.hpp"
using namespace std;void test01() {Person<string, int> p("西施", 18);p.showPerson();
}int main(int argc, char const *argv[]) {test01();return 0;
}

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 友元 函数的存在

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;// 类模板与友元// 提前让编译器知道Person的存在
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 << "类外实现 name: " << p.m_name << " age: " << p.m_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 << "name: " << p.m_name << " age: " << p.m_age << endl;}// 全局函数 类外实现 // 加一个空模板参数列表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;
};// 全局函数类内实现：直接在类内声明友元即可
void test01() {Person<string, int> p("西施", 18);printPerson(p);
}// 全局函数类外实现：需要提前让编译器知道 友元 函数的存在
void test02() {Person<string, int> p("西施", 18);printPerson2(p);
}int main(int argc, char const *argv[]) {test02();return 0;
}

类模板案例

MyArray.hpp

#pragma once // 防止重复引用
#include <iostream>
using namespace std;// 通用数组类
template <class T>
class MyArray{
public:// 构造函数, capacity 代表数组容量MyArray(int capacity){// cout << "MyArray 构造函数调用" << endl;this->m_Capacity = capacity;this->m_Size = 0;this->pAddress = new T[this->m_Capacity]; // 创建数组}// 拷贝构造函数MyArray(const MyArray &arr){// cout << "MyArray 拷贝构造函数调用" << endl;this->m_Capacity = arr.m_Capacity;this->m_Size = arr.m_Size;this->pAddress = new T[arr.m_Capacity]; // 创建数组// 将arr中的数据全部拷贝到新创建的空间中for (int i = 0; i < this->m_Size; i++){this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];}}// 重载赋值运算符 防止浅拷贝MyArray & operator=(const MyArray &arr){// cout << "MyArray 重载的赋值运算符调用" << endl;// 先判断原来堆区是否有数据if (this->pAddress != NULL){delete [] this->pAddress;this->pAddress = NULL;this->m_Capacity = 0;this->m_Size = 0;}// 深拷贝this->m_Capacity = arr.m_Capacity;this->m_Size = arr.m_Size;this->pAddress = new T[arr.m_Capacity]; // 创建数组// 将arr中的数据全部拷贝到新创建的空间中for (int i = 0; i < this->m_Size; i++){this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];}return *this;}// 尾插法void Push_Back(const T &val){// 判断容量是否已满if(this->m_Size >= this->m_Capacity){cout << "数组已满" << endl;return;}this->pAddress[this->m_Size] = val; this->m_Size++;}// 尾删法void Pop_Back(){// 让用户访问不到最后一个元素if (this->m_Size == 0){return;}this->m_Size--;}// 通过下标访问数组中的元素T & operator[](int index){return this->pAddress[index];}// 获取数组的容量int getCapacity(){return this->m_Capacity;}// 返回数组的长度int getSize(){return this->m_Size;}//析构函数~MyArray(){if (MyArray::pAddress != NULL){// cout << "MyArray 析构函数调用" << endl;delete [] this->pAddress;this->pAddress = NULL;}}
private:T * pAddress; // 指向堆区中开辟的具体的空间;int m_Capacity; // 数组的容量int m_Size; // 数组中存放数据的个数
};

Main.cpp

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include "MyArray.hpp"
using namespace std;// 
void printIntArray(MyArray<int> &arr) {for (size_t i = 0; i < arr.getSize(); i++){cout << "arr[" << i << "] =" << arr[i] << endl;}}
// 
void test01() {MyArray<int> arr1(5);for (size_t i = 0; i < 5; i++){arr1.Push_Back(i);// 利用尾插法插入数据}printIntArray(arr1);cout << "容量" << arr1.getCapacity() << endl;cout << "大小" << arr1.getSize() << endl;MyArray<int> arr2(arr1);printIntArray(arr2);cout << "尾删后" << endl;arr2.Pop_Back();printIntArray(arr2);cout << "容量" << arr2.getCapacity() << endl;cout << "大小" << arr2.getSize() << endl;// MyArray<int> arr3(100);// arr3 = arr1;
}// 测试自定义数据类型
class Person {
public:// 构造函数, 无参（调用无参构造函数），如果这里不写，在nwe Person[]时会报错Person() {cout << "Person 构造函数调用" << endl;}Person(string name, int age) {this->name = name;this->age = age;}string name;int age;
};void printPersonArray(MyArray<Person> &arr) {for (size_t i = 0; i < arr.getSize(); i++){cout << "姓名：" << arr[i].name << " 年龄：" << arr[i].age << endl;}
}void test02() {MyArray<Person> arr(10);Person p1("孙悟空", 100);Person p2("唐僧", 30);Person p3("猪八戒", 20);Person p4("西施", 15);Person p5("貂蝉", 20);// 将数据插入到数组中arr.Push_Back(p1);arr.Push_Back(p2);arr.Push_Back(p3);arr.Push_Back(p4);arr.Push_Back(p5);// 测试获取数据printPersonArray(arr);
}int main(int argc, char const *argv[]) {test02();return 0;
}

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