面向对象的程序设计c++第六章模板演示文档

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面向对象程序设计第六章 模板C++ Templates,杨卫东 左峥嵘 华中科技大学 自动化学院,2017秋,参考资料,C++ primer 第四版 Effective C++ 3rd C++ Templates(简体中文版).pdf,内容,模板的定义 函数模板 类模板 标准模板库STL,问题提出,实现一个函数，输入2个变量，输出这两个变量中值比较大的元素。 要求:此函数可以接受int, char以及double类型的参数。C语言实现: //函数1 char MaxOfChar( char cNum1, char cNum2) { return(cNum1>cNum2)?cNum1:cNum2; } //函数2 int MaxOfInt( int iNum1, int iNum2) { return(iNum1>iNum2)?iNum1:iNum2; } //函数3 double MaxOfDouble( double dNum1, double dNum2) { return(dNum1>dNum2)?dNum1:dNum2; },C语言,函数重载,c++时代，由于存在重载的概念，所以实现起来应该是这个样子: //函数1 char Max( char cNum1, char cNum2) { return(cNum1>cNum2)?cNum1:cNum2; } //函数2 int Max( int iNum1, int iNum2) { return(iNum1>iNum2)?iNum1:iNum2; } //函数3 double Max( double dNum1, double dNum2) { return(dNum1>dNum2)?dNum1:dNum2; } #define MAX(x,y) ( (x>y) ? x: y ),函数名字统一 但代码量没有什么变化 能否进一步？,C++,宏定义,宏定义 #define Max( Inputl, Input2) ( ( Inputl>Input2) ? Inputl:Input2 ) 宏无类型检查，不建议,,模板(函数模板) template T Max( const T } 可以接受任何类型的参数，包括上边提到的int, char, double，甚至任何自定义类型(只要你实现了它的比较运算符operator > ) 具体选用什么样的实际函数是在编译时刻就决定好的，丝毫不会影响运行时的效率,,Input参数中用的是const&的，好处是减少函数调用时候的开销，因为我们不知道T类型到底有多大,模板定义,代码重用是程序设计的重要特性，为实现代码重用，使得代码具有更好的通用性，需要代码不受数据类型的限制，自动适应不同的数据类型，实现参数化程序设计。模板是C++中进行通用程序设计的工具之一 模板是C++支持参数化多态的工具，使用模板可以使用户为类或者函数声明一种一般模式，使得类中的某些数据成员或者成员函数的参数、返回值取得任意类型 如希望函数或类能够处理多种不同类型数据，可以通过模板为函数或类设计一个通用样板(通用数据类型)，当处理实际数据时，根据给定数据的实际类型来确定,模板是c++语言最强大却最少被使用的特征之一，便于重复利用已经开发好的数据结构和算法，可以提高代码的复用性和开发效率，是通用编程实现方法之一。 在c++中，模板让程序员能够定义一种使用不同类型对象的行为。比如用模板类定义一种链表，那么通过不同的模板参数（在调用时提供），可以生成不同类型的链表 有点像宏，但是宏不是类型安全的，而模板是类型安全的 分函数模板和类模板两种,模板的特点,6.1 函数模板 1、数据类型作为参数的背景 例：求绝对值的函数 int abs(int x) { return x<0?-x:x; } double abs(double x) { return x<0?-x:x; } 特点：算法完全相同，仅仅只是数据类型不同。 (函数重载) 问题：能否以数据类型作为参数，实现通用代码设计。,2、模板 模板是由可以使用任何数据类型的通用代码构成。模板以数据类型作为参数。 模板的定义形式是： template 函数定义 说明： template是关键字，表示定义的是模板。 括起来的是模板的参数，可以有一个或多个。如： template 或者： template,,3、例子 定义一个求绝对值函数的模板。 #include template T abs(T x) { return x<0?-x:x; } void main() { int n=-5; double d=-5.5; cout<, 2 > _TD31;,举例2——矩阵,template class Matrix { public: // constructors and destructor Matrix(); Matrix( const Matrix ,Test62_TmatrixsDemo.dsw,模板是C++支持参数化的工具 使用类模板使用户可以为类声明一种模式，使类中的某些数据成员、某些成员函数的参数、某些成员函数的返回值能够取任意类型。 类模板的声明形式如下： template 类声明 模板参数表为： class 标识符；如：template 模板参数表包含上面多项内容时，各项内容以逗号分隔。 模板类的成员函数必须是函数模板,6.2 类模板,在类模板首部以外的成员函数定义都要以下面的形式开头。 template 与函数模板相同，类模板只有使用的时候才被具体化为某一种类型 用模板类创建对象的一般形式： 模板 对象名1，对象名2，…，对象名n; 模板参数表为用逗号分隔的若干类型标识符或常量表达式构成。,6.2 类模板,#include #include // 结构体Student struct Student { int id; //学号 float gpa; //平均分 }; template //类模板：实现对任意类型数据进行存取 class Store { private: T item; // item用于存放任意类型的数据 int haveValue; // haveValue标记item是否已被存入内容 public: Store(void); // 缺省形式（无形参）的构造函数 T GetElem(void); //提取数据函数 void PutElem(T x); //存入数据函数 };,举例,//以下实现各成员函数。 //注意：模板类的成员函数，若在类外实现，则必须是模板函数 // 缺省形式构造函数的实现 template Store::Store(void): haveValue(0) { } // 提取数据函数的实现 template T Store::GetElem(void) { // 如果试图提取未初始化的数据，则终止程序 if (haveValue == 0) { cout << "No item present!" << endl; exit(1); } return item; // 返回item中存放的数据 },// 存入数据函数的实现 template void Store::PutElem(T x) { haveValue++; // 将haveValue 置为 TRUE，表示item中已存入数值 item = x; // 将x值存入item } void main(void) { Student g= {1000, 23}; //定义Student类型结构体变量的同时赋以初值 Store S1, S2; //定义两个Store类对象，其中数据成员item为int类型 Store S3; //定义Store类对象S3，其中数据成员item为Student类型,Store D; //定义Store类对象D，其中数据成员item为double类型 S1.PutElem(3); //向对象S1中存入数据（初始化对象S1） S2.PutElem(-7); //向对象S2中存入数据（初始化对象S2） cout << S1.GetElem() << " " << S2.GetElem() << endl; //输出对象S1和S2的数据成员 S3.PutElem(g); //向对象D中存入数据（初始化对象D） cout << "The student id is " << S3.GetElem().id << endl; //输出对象S3的数据成员 //D.PutElem(6.5); cout << "Retrieving object D " ; cout << D.GetElem() << endl; //输出对象D的数据成员 // 由于D未经初始化,在执行函数D.GetElement()过程中导致程序终止 },运行结果：,,//类模板的实现 #ifndef EXAMPLE9_01B_H #define EXAMPLE9_01B_H template T Max::Max(T the first, T thesecond, T thethird): item1(thefirst),item2(thesecond),item3(thethird) { return; } template void Max::SetItem(T thefirst, T thesecond, T thethird) { item1=thefirst; item2=thesecond; item3=thethird; } template T Max::GetMaxItem(),（续）,{ T maxitem; maxitem=item1>item2 ? item1: item2; maxitem=maxitem>item3? maxitem: item3; return maxitem; } #endif //EXAMPLE9_1.CPP //主程序 #include #include ″EXAMPLE901.H″ #include ″EXAMPLE901B.H″ void main() { Max nmyMax(1,2,3); Max dblmyMax(1.2,1.3,-1.4); cout<ptrNext; //一般情况 return ptrTemp; } //链表类构造函数,4个私有指针成员设置为空,链表初始长度设置为0,初始当前结点 //初始位置为-1 template LinkedList::LinkedList(void):ptrFront(NULL),ptrTail(NULL), ptrPrev(NULL),ptrCurr(NULL),nListLength(0),nPosition(-1) { } //重载″=″号运算符 template LinkedList& LinkedList::operator=(const LinkedList& list) {,if(this!=,if(!ptrFront) //如果当前指针为空,链表为空直接返回 { return; } if(nPos>=nListLength||nPosNextListNode(); ptrPrev=ptrFront; nStartPos=1; for(nPosition=nStartPos;nPosition!=nPos;nPosition++) //寻找该位置并使当前指针指向该位置,{ ptrPrev=ptrCurr; ptrCurr=ptrCurr->NextListNode(); } } } //当前指针指向当前结点的后续结点 template void LinkedList::Next() { if(ptrCurr) { ptrPrev=ptrCurr; ptrCurr=ptrCurr->NextListNode(); nPosition++; } } //将数据为nItem的结点插入到链表头 template,void LinkedList::InsertFront(const T,newListNode=GetListNode(nItem); ptrCurr->InsertAfter(newListNode); } } //将数据为nItem的结点插入到链表的当前位置之前 template void LinkedList::InsertAt(const T } else //一般情况 {,newListNode=GetListNode(nItem); ptrPrev->InsertAfter(newListNode); } if(ptrPrev==ptrTail) { ptrTail=newListNode; nPosition=nListLength; } ptrCurr=newListNode; } //将数据为nItem的结点插入到链表当前结点之后 template void LinkedList::InsertAfter(const T if(!ptrCurr) //处理空链表的情况 {,newListNode=GetListNode(nItem); ptrCurr=newListNode; ptrFront=ptrCurr; } else //一般情况 { newListNode=GetListNode(nItem); ptrCurr->InsertAfter(newListNode); } if(ptrPrev==ptrTail) { ptrTail=newListNode; nPosition=nListLength; } ptrCurr=newListNode; nListLength++; } //删除链表中的当前结点 template void LinkedList::DeleteCurr(),{ ListNode *ptr; if(!ptrCurr) //处理空链表的情况 { cerrNextListNode(); } else //一般情况 ptr=ptrPrev->DeleteAfter(); if(ptr==ptrTail) { ptrTail=ptrPrev; nPosition--; } ptrCurr=ptr->NextListNode(); FreeListNode(ptr);,nListLength--; } //删除链表中所有结点并释放资源 template void LinkedList::DeleteAll() { ListNode *ptrCurrPos, *ptrNextPos; ptrCurrPos=ptrFront; while(ptrCurrPos) //循环处理删除链表中的各个结点 { ptrNextPos=ptrCurrPos->NextListNode(); FreeListNode(ptrCurrPos); ptrCurrPos=ptrNextPos; } ptrFront=NULL; ptrTail=NULL; ptrPrev=NULL; ptrCurr=NULL;,nListLength=0; nPosition=-1; } //删除链表的头结点 template int LinkedList::DeleteHead() { ListNode *ptr=ptrFront; if(ptrFront) { ptrFront=ptrFront->NextListNode(); delete ptr; nListLength--; return 1; } else //处理链表为空的情况 { cout<<″The List is empty!″<ShowDate()); ptr=ptr->NextListNode(); } if(nPosition==-1) //list为空 return; ptrPrev=NULL; ptrCurr=ptrFront; for(int nPos=0;nPos!=list.CurrPosition();nPos++) //将新链表的各个数据成员设置与原链表相同 { ptrPrev=ptrCurr; ptrCurr=ptrCurr->NextListNode(); } nPosition=nPos; nListLength=list.ListLength(); },//获得下一个新结点,返回新结点地址 template ListNode *LinkedList::GetListNode(const T,ptrCurr=ptrCurr->NextListNode(); } } //在链表中查找数据 template int LinkedList::Find(T } //删除链表中满足条件的结点 template,void LinkedList::Delete(T key) { ptrCurr=ptrFront; ptrPrev=NULL; if(!ptrCurr) return; while(ptrCurr } } //在排序链表中插入新结点构成新的排序链表,template void LinkedList::InsertOrder(T nItem) { ListNode *newListNode, *next, //用于遍历链表 *prev; //next指向结点的前一个结点的指针 ptrPrev=NULL; ptrCurr=ptrFront; prev=ptrCurr; next=ptrCurr->NextListNode(); while((prev->ShowDate()==next->ShowDate()) //如果原链表中所有结点均相等,则将结点 //作为原链表的首结点 else if(prev->ShowDate()>next->ShowDate()) //降序排列时 {,while(ptrCurr) //寻找插入位置 { if(nItem>=ptrCurr->ShowDate()) break; ptrPrev=ptrCurr; ptrCurr=ptrCurr->NextListNode(); } if(!ptrPrev) InsertFront(nItem); else { newListNode=GetListNode(nItem); ptrPrev->InsertAfter(newListNode); } } else //升序排列时 { while(ptrCurr) //寻找插入位置 { if(nItemShowDate()) break; ptrPrev=ptrCurr; ptrCurr=ptrCurr->NextListNode(); },（续）,if(!ptrPrev) InsertFront(nItem); else { newListNode=GetListNode(nItem); ptrPrev->InsertAfter(newListNode); } } } #endif,应用类模板过程中，在类外实现成员函数时要注意不要漏写template 。同时，所有涉及类模板的地方都要用。,谢 谢 ！,,