类模板的概念和意义

• 思考：在C++中是否能够将泛型的思想应用于类？
• 类模板

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
4. 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。

• 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

template <typename T>
{
public:
    T op(T a,T b);
};

• 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
3. 声明的泛指类型T可以出现在类模板的任意地方
4. 编译器对类模板的处理方式和函数模板相同
5. 从类模板通过具体类型产生不同的类
6. 在声明的地方对类模板代码本身进行编译
7. 在使用的地方对参数替换后的代码进行编译

Operator<int> op1;
Operator<string> op2;
int i = op1.op(1,2);
string s = op2.op("CHENGE","HANDSOME");

• 范例程序

#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;
    }
};
int main()
{
    Operator<int> op1;
    cout << op1.add(1, 2) << endl;
    
}

• 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

• 范例程序

main.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include "operator.h"
using namespace std;
int main()
{
    Operator<int> op1;
    cout << op1.add(1, 2) << endl;
    
}

operator.h

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

• 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