C++模板——类模板的概念和意义

本文参照于狄泰软件学院——《C++深度剖析课程》

我们接触了函数模板，那么在C++中是否能够将泛型的思想应用于类？

为什么需要模板类？

1. 一些类主要用于存储和组织数据元素
2. 类中数据组织的方式和数据元素的具体类型无关
3. 如：数组类，链表类，Stack类，Queue类，等

C++中将模板的思想应用于类，使得类的实现不关注数据元素的具体类型，而只关注类所需要实现的功能。

类模板怎么实现？

1. 以相同的方式处理不同的类型
2. 在类声明前使用template进行标识
3. < typename T >用于说明类中使用的泛指类型T

示例代码：类模板初探

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

template < typename T >
class Operator
{
public:
    T add(T a, T b)
    {
        return a + b;
    }
    T minus(T a, T b)
    {
        return a - b;
    }
    T multiply(T a, T b)
    {
        return a * b;
    }
    T divide(T a, T b)
    {
        return a / b;
    }
};

string operator-(string& l, string& r)
{
    return "Minus";
}

int main()
{
//Operator op1;  //Error
    Operator<int> op1;

    cout << op1.add(1, 2) << endl;

    Operator<string> op2;

    cout << op2.add("D.T.", "Software") << endl;
    cout << op2.minus("D.T", "Software") << endl;  

    return 0;
}

输出结果：
3
D.T.Software
Minus

分析：
1. Operator op1; 与函数模板不同，只能显示指定具体类型（Operator op1;），无法自动推导。
2. 声明的泛指类型T 可以出现在类模板的任意地方
3. 编译器对类模板的处理方式和函数模板相同
a) 从类模板通过具体类型产生不同的类
b) 在声明的地方对类模板代码本身进行编译
c) 在使用的地方对参数替换后的代码进行编译

类模板的意义

在工程中，我们会怎么使用类模板呢？

类模板非常适用于编写数据结构的相关代码。

应用注意事项：

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1. 类模板必须在头文件中定义
2. 类模板不能分开实现在不同的文件中
3. 类模板外部定义的成员函数需要加上模板<>声明

示例代码：模板的工程应用

#ifndef _OPERATOR_H_
#define _OPERATOR_H_

template < typename T >
class Operator
{
public:
    T add(T a, T b);
    T minus(T a, T b);
};

template < typename T >
T Operator<T>::add(T a, T b)  //成员函数需要加上<typename>
{
    return a + b;
}

template < typename T >
T Operator<T>::minus(T a, T b)
{
    return a - b;
}
#endif