C++中类模板的概念和意义

1，在 c++ 中是否能够将泛型的思想应用于类？

    1，函数模板是将泛型编程的思想应用于函数，就有了函数模板；

    2，可以，常用的 c++ 标准库就是 c++ 中的标准模板库，c++ 中的 stl 就是将泛型的思想应用于一系列的函数，就得到了函数模板，当然也有很多的类模板；

    3，类模板就是将泛型思想应用于 c++ 中的类而得到的新概念；

 

2，类模板：

    1，一些类主要用于存储和组织数据元素；

       1，类模板就是为了数据结构而诞生的；

    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；

       1，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，而只关注类所需实现的功能；

      

3，c++ 中的类模板：

    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；

       1，代码示例：

1 template < typename t >
2 class operator  // class 表明将泛型编程应用于类
3 {
4 public:
5     t op(t a, t b)  // t 在使用类模板定义具体对象的时候关心，其它时候不关心；
6 };

    4，类模板的应用：

       1，只能显示指定具体类型，无法自动推导；

       2，使用具体类型 < type > 定义对象；

           1，代码示例：

1 operator<int> op1;
2 operator<string> op2;
3  int i = op1.op(1, 20);
4 string s = op2.op("d.t.", "software");

             

4，类模板：

    1，声明的泛指类型 t 可以出现在类模板的任意地方；

    2，编译器对类模板的处理方式和函数模板相同；

       1，从类模板通过具体类型产生不同的类；

           1，编译器将类模板当做一个模子，这个模子可以产生许多实实在在的类；

       2，在声明的地方对类模板代码本身进行编译；

       3，在使用的地方对参数替换后的代码进行编译；

      

5，类模板初探编程实验：

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 template < typename t >
 7 class operator  // 要是用这个类模板有一个前提条件，即当前的 operator 类模板要操作的数据类型必须支持 +、-、*、/ 这四个运算符，这四个运算符如果要运用于自己定义的数据类型类，要重载这四个运算符；第一次编译是对类模板本身的语法进行编译；
 8 {
 9 public:
10     t add(t a, t b)
11     {
12         return a + b;
13     }
14     
15     t minus(t a, t b)
16     {
17         return a - b;
18     }
19     
20     t multiply(t a, t b)
21     {
22         return a * b;
23     }
24     
25     t divide(t a, t b)
26     {
27         return a / b;
28     }
29 };
30 
31 string operator-(string& l, string& r)  // 全局函数方式重载 - 操作符，编译通过；先类内部、再全局
32 {
33     return "minus";  // 仅仅为了说明问题；
34 }
35 
36 int main()
37 {
38     operator<int> op1;
39     
40     cout << op1.add(1, 2) << endl;  // 3；
41     
42     operator<string> op2;  // 第二次使用类模板时进行编译，但是并不是对所有模板中的函数进行了第二次编译，是分步编译的，首先编译的是构造函数，此时用的是默认的，没有问题，这里编译通过；
43     
44     cout << op2.add("d.t.", "software") << endl;  // d.t.software；这里编译器针对 add() 函数进行第二次编译；
45     cout << op2.minus("d.t", "software") << endl;  // 未有定义全局的重载 - 操作符的函数时，字符串相减没有定义，报错；这里报错展示出来是为了证明类模板编译也是经过了两次编译；这里编译器针对 minus() 函数进行第二次编译；定义全局的重载 - 操作符函数后，打印 minus ；
46     
47     return 0;
48 }

    1，编译器对类模板第一次编译针对类模板本身代码进行编译；

    2，第二次编译是使用类模板时针对每个成员函数独立编译；

   

6，类模板的工程应用：

    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；

       1，将类模板的成员函数实现放到类模板的外部实现；

       2，以上三条规则不是 c++ 和编译器的一部分，只是工程应用里习惯这样做，这样做后，代码可维护性、扩展性都会变好，因此建议遵守这三条规则；

 

7，模板类的工程应用编程实验：

    1，头文件（名字和类名一样） operator.h 中的内容：

 1 #ifndef _operator_h_  // 防止被包含两次；
 2 #define _operator_h_
 3 
 4 template < typename t >
 5 class operator
 6 {
 7 public:
 8     t add(t a, t b);
 9     t minus(t a, t b);
10     t multiply(t a, t b);
11     t divide(t a, t b);
12 };
13 
14 template < typename t >  // 加上类模板；
15 t operator<t>::add(t a, t b)  // add() 是 operator 类模板的；
16 {
17     return a + b;
18 }
19 
20 template < typename t >
21 t operator<t>::minus(t a, t b)
22 {
23     return a - b;
24 }
25 
26 template < typename t >
27 t operator<t>::multiply(t a, t b)
28 {
29     return a * b;
30 }
31 
32 template < typename t >
33 t operator<t>::divide(t a, t b)
34 {
35     return a / b;
36 }
37 
38 #endif

　2，头文件的应用；

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 #include "operator.h"
 4 
 5 using namespace std;
 6 
 7 int main()
 8 {
 9     operator<int> op1;
10     
11     cout << op1.add(1, 2) << endl;  // 3；
12     cout << op1.multiply(4, 5) << endl;  // 20；
13     cout << op1.minus(5, 6) << endl;  // -1；
14     cout << op1.divide(10, 5) << endl;  // 2；
15     
16     return 0;
17 }

    　　1，三条规则不是硬性要求但是却可以带来很大好处；

   

8，小结：

    1，泛型编程的思想可以应用于类；

    2，类模板以相同的方式处理不同类型的数据；

    3，类模板非常适用于编写数据结构相关的代码；

    4，类模板在使用时只能显示指定类型；