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单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,8,章 模 板,8.1,模板的概念,8.2,函数模板,8.3,类模板,本章主要内容,8.1,模板的概念,定义求最大值函数,max():,int,max,(,int,x,，,int,y),return(xy),？,xy,；,float,max,(,float,x,，,float,y),return(xy),？,xy,；,double,max,(,double,x,，,double,y),return(xy),？,xy,；,这些函数的功能都是相同的，只是,参数类型,和函数,返回类型,不同,问题：能否将这些函数合起来，只写,一个,通用函数,呢？,解决这个问题的方法,:,使用,模板,模板,是实现代码重用机制的一种,工具,，,它把,类型,定义为,参数,，实现,类型参数,化,。,调用时，,T,可以分别取为,int,、,float,、,double,把,类型,定义为参数，如下所示：,T,max(,T,x,，,T,y),return(xy),？,xy,；,类型参数,int,max,(,int,x,，,int,y),return(xy),？,xy,；,float,max,(,float,x,，,float,y),return(xy),？,xy,；,double,max,(,double,x,，,double,y),return(xy),？,xy,；,把,类型,定义为参数，如下所示：,T,max(,T,x,，,T,y),return(xy),？,xy,；,类型参数,调用时,T,取,int,调用时,T,取,float,调用时,T,取,double,函数模板,模板,类 模 板,8.2,函数模板,8.2.1,函数模板的声明,函数模板可声明如下：,函数模板,也可以定义成如下形式：,template,返回类型 函数名,(,模板形参表,),函数体,使用函数模板时,类型参数,必须实例化,即用,实际的数据类型,替代它。,template,是一个声明模板的关键字，它表示声明一个模板。,template,返回类型 函数名模板形参表,),函数体,例如，求最大值函数模板，如下所示：,template,T,max(,T,x,，,T,y),return(xy),？,xy,；,也可以定义成如下形式,:,template,T,max(,T,x,，,T,y),return(xy),？,xy,；,T,为类型参数,模板形参表,8.2.2,函数模板的使用,函数模板,代表的是一类函数,使用时,类型参数必须实例化,即用实际的数据类型,(,既可以是系统预定义的标准数据类型,(,int,、,float,、,double,等,),也可以是用户自定义的类型,),替代它。,将函数模板中的类型参数实例化的参数称为,模板实参,。,用模板实参实例化的函数称为,模板函数,。,当编译系统发现有一个函数调用,:,函数名,(,模板实参表,);,时,将根据模板实参表中的类型生成一个函数即,模板函数,。该模板函数的函数体与函数模板的函数体相同。,#include/,例,8.1,函数模板的使用。,using namespace std;,template /,模板声明,其中,T,为类型参数,T,max(,T,a,T,b)/,定义函数模板,“T,a,T,b”,为模板形参表,return(ab)?,a:b,;,int,main(),int,i1=10,i2=56;,double,d1=50.344,d2=4656.346;,char,c1=k,c2n;,cout,较大的整数是,:,max(i1,i2),endl;,cout,较大的双精度型数是,:,max(d1,d2),endl;,cout,较大的字符是,:,max(c1,c2),endl;,return 0;,类型参数,T,将,分别被类型,int,、,float,、,double,、,char,等取代,调用函数模板,此时,T,被,char,取代,调用函数模板,此时,T,被,double,取代,调用函数模板,此时,T,被,char,取代,运行结果如下,:,较大的整数是,:56,较大的双精度型数是,:4656.35,较大的字符是,:n,可见：所谓,函数模板,，实际上是建立一个,通用函数,其函数,返回类型,和,形参类型,不具体指定，用一个虚拟的类型来代表。,函数模板经实例化,而生成的具体函数称为,模板函数,。,函数模板,代表了一类函数，,模板函数,表示某一具体的函数。,说明：,(1),在函数模板中允许使用,多个,类型参数,。但是应当注意,template,定义部分的每个,类型参数,前必须有关键字,typename,（或,class,）,。,例,8.3-1,建立了有两个类型参数的函数模板。,#include,using namespace std;,template,void,myfunc,(type1 x,type2 y),cout,x y,endl,;,main(),myfunc(10,hao,);,myfunc(0.123,10L);,return 0;,两个类型参数,type1,和,type2,运行结果为：,10,hao,0.123 10,(2),在,template,语句与函数模板定义语句之间不允许有别的语句。,例如下面的程序段就不能编译。,template,int,i,；,/,错误,T max(T x,，,T y),return(xy),？,xy,；,(3),模板函数类似于普通重载函数，但更严格一些,。,普通的,非模板函数,被重载的时候，在每个函数体内,可以执行不同的动作,。,但同一函数模板实例化后的所有,模板函数,都,必须执行相同的动作,。,(3),模板函数类似于普通重载函数，但更严格一些。,普通的,非模板函数,被重载的时候，在每个函数体内,可以执行不同的动作,。,但同一函数模板实例化后的所有,模板函数,都,必须执行相同的动作,。,例如，下面的重载函数就不能用模板函数代替,:,函数,1:,void,outdate(int,i),cout,i,；,函数,2:,void,outdata(double,d),cout,d=,d,endl,；,因为它们所执行的动作是不同的。,(4),同一般函数一样，函数模板也可以重载。,#include /,例,8.3-1,template,Type,max(Type,x,Type,y),return(x,y)?xy,;,template,Type,max(Type,x,Type,y,Type,z),Type t;,t=(xy)?x:y;,return(tz)?t:z;,main(),int,m=10,n=20,max2;,float a=10.1,b=20.2,c=30.3,max3;,max2=,max(m,n,);,max3=,max(a,b,c,);,cout,max(m,n)=max2,endl,;,cout,max(a,b,c)=max3,endl,;,return 0;,函数模板重载,运行结果,:,max(10,20)=20,max(10.1,20.2,30.3)=30.3,(5),函数模板与同名的非模板函数可以重载。在这种情况下,调用的顺序是：,首先寻找一个参数完全匹配的非模板函数,如果找到了就调用它；,若没有找到,则寻找函数模板,将其实例化,产生一个匹配的模板函数,若找到了,就调用它。,#include /,例,8.4-1,函数模板与非模板函数重载举例。,using namespace std;,template,/,模板声明,其中,AT,为类型参数,AT,max(AT,x,AT,y),/,定义函数模板,cout,y)?,x:y,;,int,max(int,x,int,y),/,定义,非模板函数,max,与函数模板,max,重载,cout,y)?,x:y,;,int,main(),int,i1=10,i2=56;,double d1=50.34,d2=4656.34;,cout,较大的整数是,:max(i1,i2),endl,;,cout,较大的双精度型数是,:max(d1,d2),endl,;,return 0;,调用模板函数,此时,AT,被,double,替代,调用非模板函数,#include /,例,8.4-1,函数模板与非模板函数重载举例。,using namespace std;,template,AT,max(AT,x,AT,y),cout,y)?,x:y,;,int,max(int,x,int,y),/,定义非模板函数,max,与函数模板,max重载,cout,y)?,x:y,;,int,main(),int,i1=10,i2=56;,double d1=50.34,d2=4656.34;,cout,较大的整数是,:max(i1,i2),endl,;,cout,较大的双精度型数是,:max(d1,d2),endl,;,return 0;,程序运行结果为,:,调用非模板函数,:,较大的整数是,:56,调用模板函数,:,较大的双精度型数是,:4656.34,8,.3,类模板,所谓,类模板,，实际上是建立一个,通用类,，,其数据成员、成员函数的返回类型和形参类型不具体指定,，用一个虚拟的类型来代表。,使用类模板定义对象时,系统会根据实参的类型,(,模板实参,),来取代类模板中虚拟类型从而实现了不同类的功能。,定义一个类模板，格式如下：,或,template,class,类名,类成员声明,；,template,class,类名,类成员声明,；,template,是一个声明模板的关键字,Type,是类型参数,例如,建立一个用来实现求三个数之和的类模板。,template/,模板声明,其中,T,为类型参数,class Add_3 /,类模板名为,Add_3,public:,Add_3(,T,a,T,b,T,c),x=a;y=b;z=c;,T,sum(),return,x+y+z,;,private:,T,x,y,z,;,;,类型参数在类声明中，欲采用通用数据类型的,数据成员,、,成员函数,的参数或返回类型前面需加上,T,。,用类模板定义对象时,采用以下形式,:,使用上面求三个数之和的类模板的主函数可写成,:,int,main(),Add_3,sum3_1,(3,5,7);,Add_3,sum3_2,(12.34,34.56,56.78);,cout,三个数之和是,:sum3_1.sum(),endl,;,cout,三个数之和值是,:sum3_2.sum(),endl,;,return 0;,类模板名,对象名,;,类模板名,对象名,(,实参表列,);,#include /,例,8.5,类模板,Add_3,的使用。,using namespace std;,template /,模板声明,其中,T,为类型参数,class Add_3 /,类模板名为,Add_3,public:,Add_3,(,T,a,T,b,T,c)x=a;y=b;z=c;,T,sum()return x+y+z;,private:,T,x,y,z;,;,int,main(),Add_3 sum3_1(3,5,7);,Add_3 sum3_2(12.34,34.56,56.78);,cout,三个整数之和是,:sum3_1.sum(),endl,;,cout,三个双精度数之和是,:sum3_2.sum(),endl,;,return 0;,用类模板定义对象,sum3_1,此时,T,被,int,替代,用类模板定义对象,sum3_2,此时,T,被,double,替代,#include /,例,8.5,类模板,Add_3,的使用。,using namespace std;,template /,模板声明,其中,T,为类型参数,class Add_3 /,类模板名为,Add_3,public:,Add_3,(,T,a,T,b,T,c)x=a;y=b;z=c;,T,sum()return x+y+z;,private:,T,x,y,z;,;,int,main(),Add_3 sum3_1(3,5,7);,Add_3 sum3_2(12.34,34.56,56.78);,cout,三个整数之和是,:sum3_1.sum(),endl,;,cout,三个双精度数之和是,:sum3_2.sum(),endl,;,return 0;,用类模板定义对象,sum3_1,此时,T,被,int,替代,用类模板定义对象,sum3_2,此时,T,被,double,替代,程序运行结果如下,:,三个整数之和是,:15,三个双精度数之和是,:103.68,类模板中的,成员函数可以在类模板体外定义,。此时,若成员函数中有类型参数存在,则,C+,有一些,特殊的规定,:,(1),需要在成员函数定义之前进行模板声明,;,(2),在成员函数名前缀上“类名,:,”,。在类模板体外定义的成员函数的一般形式如下：,例如,上例中成员函数,sum,在类模板体外定义时,应该写成,:,template,T,Add_3,:,sum(),return,x+y+z,;,template,函数类型 类名,:,成员函数名,(,形参表,),#include /,例,8.6,在类模板体外定义成员函数。,using namespace std;,template /,模板声明,其中,T,为类型参数,class Add_3,public:,Add_3,(,T,a,T,b,T,c);,T sum();,private:,T,x,y,z,;,template,Add_3:Add_3(T a,T,b,T,c),x=a;y=b;z=c;,template,T,Add_3,:sum(),return,x+y+z,;,在类模板体外定义构造函数,在函数名前缀上“类名,:”,在类模板体外定义成员函数,sum,返回类型为,T,函数名前缀上“类名,:”,在构造函数定义之前进行模板声明,在成员函数定义之前进行模板声明,int,main(),Add_3 sum3_1(3,5,7);,Add_3 sum3_2(12.34,34.56,56.78,);,cout,三个整数之和是,:sum3_1.sum(),endl,;,cout,三个双精度数之和是,:sum3_2.sum(),endl,;,return 0;,用类模板定义对象,sum3_1,此时类型参数,T,被,int,替代,用类模板定义对象,sum3_2,此时类型参数,T,被,double,替代,程序运行结果如下,:,三个整数之和是,:15,三个双精度数之和是,:103.68,#include /,例,8.8,template,class,myclass,T1 i;,T2 j;,public:,myclass(T1 a,T2 b)i=a;j=b;,void show(),cout,i=i j=j,endl,;,;,main(),myclass,ob1(12,0.15);,myclass,ob2(,x,This is a test);,ob1.show();,ob2.show();,return 0;,T1,和,T2,是类型参数,运行结果如下：,i=12 j=0.15,i=x j=This is a test,模板类可以有多个类型参数,用类模板定义对象,ob1,此时,T1,、,T2,分别被,int,与,double,取代,用类模板定义对象,ob2,此时,T1,、,T2,分别被,char,与,char*,取代,