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1、第十章 模板丘志杰電子科技大學計算機學院 軟件學院2022/7/251 C+最重要的特征之一就是代碼重用，為了實現(xiàn)代碼重用，代碼必須具有通用性。通用的代碼需要不受數(shù)據(jù)類型的影響，并且可以自動適應數(shù)據(jù)類型的變化。這種程序設計類型稱為參數(shù)化程序設計（泛型程序設計）。2022/7/252模板是C+支持參數(shù)化程序設計的工具，通過它可以實現(xiàn)參數(shù)化多態(tài)性。所謂的參數(shù)化多態(tài)性，就是將程序所處理的對象的類型參數(shù)化，使得一段程序可以處理多種不同類型的對象。2022/7/253函數(shù)模板和模板函數(shù)請大家考慮這樣的問題：寫一個函數(shù)求兩個值中的最大者。作為強類型的語言，C+ “不允許”也不應該兩種不同類型的參數(shù)進行比較

2、。一般的解決辦法就是寫一系列的函數(shù)，來分別完成整型、浮點型和用戶自定義類型的求解。int max(int x,int y)float max(float x,float y)可以想像，所有這些函數(shù)（的代碼）幾乎都是一模一樣的，只是操作的類型不同。這使程序代碼變得累贅而加大維護難度。2022/7/254一個變通的方法是使用宏定義：#define max(x, y) (x) (y) ? (x) : (y)這樣做雖然解決了代碼維護問題，但是由于宏定義只是在編譯時進行簡單的宏展開，避開了類型檢查機制，因此可能帶來一些難以發(fā)覺的錯誤。2022/7/255使用C+的模板可以輕松地解決上述問題。在這種情況下

3、，數(shù)據(jù)類型本身就是一個參數(shù)，例如max函數(shù)的模板可以定義為：template T max(T x, T y) return x y ? x : y; 關(guān)鍵字template后的尖括號表明，max函數(shù)要用到一個叫做T的參數(shù)（我們稱作模板參數(shù)），而這個參數(shù)是一種類型。該模板的含義就是無論參數(shù)T為int、char或其他數(shù)據(jù)類型（包括類類型），函數(shù)max的語意都是對x和y求最大值。2022/7/256這樣定義的max代表了一類具有相同程序邏輯的函數(shù)，它不是一個真正的函數(shù)，被稱為函數(shù)模板。函數(shù)模板本身是不被編譯的，所以函數(shù)模板不能直接使用，必須被實例化后，也就是給定類型參數(shù)T后才能使用：void mai

4、n()double a = 1.0, b;b = max(a, 2.0); 在上面的代碼中，函數(shù)模板接受了一個隱含的參數(shù)：double，編譯器自動將函數(shù)模板擴展成一個完整的關(guān)于double數(shù)據(jù)比較大小的函數(shù)，然后再在函數(shù)模板被調(diào)用的地方產(chǎn)生合適的函數(shù)調(diào)用代碼。由函數(shù)模板實例化出的函數(shù)稱為模板函數(shù)。2022/7/257函數(shù)模板與模板函數(shù)的關(guān)系：模板函數(shù)max(int x,int y)函數(shù)模板max(T x,T y)模板函數(shù)max(double x,double y)模板函數(shù)max(X x,X y)實例化實例化實例化就像類和對象的關(guān)系一樣，函數(shù)模板將具有相同正文的一類函數(shù)抽象出來，可以適應任意類型

5、T。2022/7/258請思考對于上述的max函數(shù)模板，如果參與比較的是兩個類對象（如Complex類的對象），該怎么辦？Complex c1,c2,c3;c3=max(c1,c2);那么編譯器將不能明白“”運算符作用在類類型上是什么意思。在這種情況下，為了避免這個問題，必須為參與運算的類類型重載“”運算符。2022/7/259重載模板函數(shù)請思考下面情況： void Func(int num,char ch)int a=max(num,ch);/錯誤int b=max(ch,num);/錯誤在這種情況下，為函數(shù)模板提供了兩個不同的類型（int和char），那么這也會引起錯誤：編譯器無法按模板的

6、規(guī)則實例化出那樣的函數(shù)。但是int和char直接的隱式類型轉(zhuǎn)換是很普遍的。解決上述問題的，C+允許一個函數(shù)模板可以使用多個模板參數(shù)或者重載一個函數(shù)模板。2022/7/2510例子：使用多個模板參數(shù)template T max(T x,D y)return (xy)?x:y;void main()int a=9;char b=34;int rr=max(a,b);2022/7/2511例子：重載一個函數(shù)模板/在redhat下使用g+編譯并執(zhí)行下面程序template T max(T x,T y)return (xy)?x:y;int max(int x,int y)return (xy)?x:y

7、;void main()int num=1;char ch=2;max(num,num); /調(diào)用max(int,int)max(ch,ch); /調(diào)用max(T,T)max(num,ch); /調(diào)用max(int,int)max(ch,num); /調(diào)用max(int,int)2022/7/2512類模板與模板類請看下面雙向鏈表的例子：class nodeint value;node *prev,*next;public:node()prev=NULL;next=NULL;void setValue(int value)this-value=value;void append(node *p

8、);2022/7/2513void node:append(node *p)p-next=this-next;p-prev=this;if(next!=NULL)next-prev=p;next=p;void main( )node *list_head;node node,node1,node2;node.setValue(1);node1.setValue(2);node2.setValue(3);list_head=&node;list_head-append(&node1);list_head-append(&node2);2022/7/2514如果鏈表中的節(jié)點要保存char、doub

9、le甚至是類類型的數(shù)據(jù)呢？該如何辦？為了讓該雙向鏈表適應不同的類型，我們不得不寫一系列的類，諸如int型node類、double型node類、以及類類型node類。而這些類除了操作的類型不同外，其它的部分都幾乎一模一樣。這對我們管理源代碼帶來極大的麻煩。類模板機制比較完美地解決了這個問題，我們將node類改造如下：2022/7/2515template class nodeT value;node *prev,*next;public:node()prev=NULL;next=NULL;void setValue(T value)this-value=value;void append(nod

10、e *p);2022/7/2516template void node:append(node *p)p-next=this-next;p-prev=this;if(next!=NULL)next-prev=p;next=p;void main( )node *list_head;node node,node1,node2;node.setValue(1);node1.setValue(2);node2.setValue(3);list_head=&node;list_head-append(&node1);list_head-append(&node2);2022/7/2517用template來聲明一個類模板，node是該類模板的名字。類外實現(xiàn)成員函數(shù)的語法為：template void node:append(node *p).用模板實參實例化的類稱為模板類