C++中怎么应用类模板

一、类模板的引出：

1、在c++中是否能够将泛型的思想应用在类上呢？

我们在前面的两篇文章里面，对函数模板有了一个清楚的认识，作为类比学习，当然泛型的思想是可以应用到类上的。

2、类模板：

• 一些类主要用于存储和组织数据元素

• 类中数据组织的方式和数据元素的具体类型无关

• 如：数组类，链表类，Stack类，Queue类等等

• 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

3、C++中的模板：

以相同的方式处理不同的类型

在类声明前使用template进行标识

template < typename T >//T表示泛指类型

class Operator
{
   public:
      T op(T a , T b);
};

4、类模板的应用

• 只能显示指定具体类型，无法自动推导（我们的函数模板是可以实现自动推导具体类型的）

 //使用具体类型"<Type>"定义对象
Operator<int> op1;
Operator<string> op2;

int i = op1.op(1,2);
string s = op2.op("txp","C++");
  

• 声明的泛指类型T可以出现在类模板的任意地方

• 编译器对类模板的处理方式和函数模板相同

-从类模板通过具体类型产生不同的类

-在声明的地方对类模板代码本身进行编译

-在使用的地方对参数替换后代码进行编译

代码实践：

#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)// 全局函数方式重载 - 操作符，编译通过；先类内部、再全局
{
    return "Minus";
}

int main()
{
    Operator<int> op1;
    
    cout << op1.add(1, 2) << endl;
    
    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；
    
    cout << op2.add("Txp", "C++") << endl;
    cout << op2.minus("Txp", "C++") << endl; // 如果没有定义全局的重载 - 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 ；
    
    return 0;
}

输出结果：

root@txp-virtual-machine:/home/txp# ./a.out
3
TxpC++
Minux

5、类模板的工程应用

• 类模板必须在头文件中定义

• 类模板不能分开实现在不同的文件中

• 类模板外部定义的成员函数需要加上模板<>声明

代码实践：

Operator.h头文件：

#ifndef _OPERATOR_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

test.cpp文件：

#include <iostream>
#include <string>
#include "Operator.h"

using namespace std;


int main()
{
    Operator<int> op1;
    
    cout << op1.add(1, 2) << endl;
    cout << op1.multiply(4, 5) << endl;
    cout << op1.minus(5, 6) << endl;
    cout << op1.divide(10, 5) << endl;
    
    return 0;
}

输出结果：

root@txp-virtual-machine:/home/txp# ./a.out
3
20
-1
2