在本文中,您将学习C ++中的模板。您将学习如何使用模板的功能进行通用编程。
模板是C ++的强大功能,可让您编写通用程序。简而言之,您可以使用模板创建一个函数或一个类来处理不同的数据类型。
模板通常在较大的代码库中使用,目的是实现代码的可重用性和程序的灵活性。
模板的概念可以两种不同的方式使用:
函数模板
类模板
函数模板的工作方式与普通函数相似,只是有一个不同之处。
单个函数模板可以一次处理不同的数据类型,但是单个普通函数只能处理一组数据类型。
通常,如果需要对两种或更多种类型的数据执行相同的操作,则可以使用函数重载来创建具有所需函数声明的两个函数。
但是,更好的方法是使用函数模板,因为您可以使用较少的代码来执行相同的任务。
函数模板以关键字template开头,其后是<>内的模板参数,然后是函数声明。
template <class T> T someFunction(T arg) { ... .. ... }
在上面的代码中,T是一个模板参数,它接受不同的数据类型(如int,float等),而class是关键字。
在上面的示例中,您还可以使用关键字typename代替class。
当将数据类型的参数传递给someFunction()时,编译器会为给定数据类型生成someFunction()的新版本。
程序使用函数模板显示两个数字中最大的一个。
//如果将两个字符传递给函数模板,则显示ASCII值较大的字符。 #include <iostream> using namespace std; // template function template <class T> T Large(T n1, T n2) { return (n1 > n2) ? n1 : n2; } int main() { int i1, i2; float f1, f2; char c1, c2; cout << "输入两个整数:\n"; cin >> i1 >> i2; cout << Large(i1, i2) <<" 更大。" << endl; cout << "\n输入两个浮点数:\n"; cin >> f1 >> f2; cout << Large(f1, f2) <<" 更大。" << endl; cout << "\n输入两个字符:\n"; cin >> c1 >> c2; cout << Large(c1, c2) << " 具有较大的ASCII值。"; return 0; }
输出结果
输入两个整数: 5 10 10 is larger. 输入两个浮点数: 12.4 10.2 12.4 is larger. 输入两个字符: z Z z 具有较大的ASCII值。
在上面的程序中,定义了一个函数模板Large(),它接受数据类型为T的两个参数n1和n2。T表示这个参数可以是任何数据类型。
Large()函数使用简单的条件操作返回两个参数中最大的一个。
在main()函数内部,声明了三种不同数据类型的变量:int,float和char。 然后将变量作为普通函数传递给Large()函数模板。
在运行时,将整数传递给模板函数时,编译器知道必须生成一个Large()函数来接受int参数,并且也是这样做的。
同样,当传递浮点数据和char数据时,它知道自变量数据类型并相应地生成Large()函数。
这样,仅使用一个函数模板即可替换三个相同的常规函数,并使您的代码更少也更容易维护。
程序使用函数模板交换数据。
#include <iostream> using namespace std; template <typename T> void Swap(T &n1, T &n2) { T temp; temp = n1; n1 = n2; n2 = temp; } int main() { int i1 = 1, i2 = 2; float f1 = 1.1, f2 = 2.2; char c1 = 'a', c2 = 'b'; cout << "在将数据传递给函数模板之前。\n"; cout << "i1 = " << i1 << "\ni2 = " << i2; cout << "\nf1 = " << f1 << "\nf2 = " << f2; cout << "\nc1 = " << c1 << "\nc2 = " << c2; Swap(i1, i2); Swap(f1, f2); Swap(c1, c2); cout << "\n\n将数据传递给函数模板后。\n"; cout << "i1 = " << i1 << "\ni2 = " << i2; cout << "\nf1 = " << f1 << "\nf2 = " << f2; cout << "\nc1 = " << c1 << "\nc2 = " << c2; return 0; }
输出结果
在将数据传递给函数模板之前。 i1 = 1 i2 = 2 f1 = 1.1 f2 = 2.2 c1 = a c2 = b 将数据传递给函数模板后。 i1 = 2 i2 = 1 f1 = 2.2 f2 = 1.1 c1 = b c2 = a
在此程序中,不是通过传递值来调用函数,而是通过引用进行调用。
Swap()函数模板接受两个参数,并通过引用交换它们。
与函数模板一样,您也可以为通用类操作创建类模板。
有时,您需要一个适用于所有类的类实现,只是所使用的数据类型不同。
通常,您需要为每种数据类型创建一个不同的类,或者在一个类中创建不同的成员变量和函数。
这将会增加很类似的代码,并且将难以维护。
但是,类模板使对所有数据类型重复使用相同的代码变得更容易。
template <class T> class className { ... .. ... public: T var; T someOperation(T arg); ... .. ... };
在上面的声明中,T是模板参数,它是所使用数据类型的占位符。
在类内部,成员变量var和成员函数someOperation()均为T类型。
要创建类模板对象,需要在创建时在< >中定义数据类型。
className<dataType> classObject;
例如:
className<int> classObject; className<float> classObject; className<string> classObject;
程序使用类模板对两个数字进行加,减,乘和除运算
#include <iostream> using namespace std; template <class T> class Calculator { private: T num1, num2; public: Calculator(T n1, T n2) { num1 = n1; num2 = n2; } void displayResult() { cout << "Numbers are: " << num1 << " and " << num2 << "." << endl; cout << "Addition is: " << add() << endl; cout << "Subtraction is: " << subtract() << endl; cout << "Product is: " << multiply() << endl; cout << "Division is: " << divide() << endl; } T add() { return num1 + num2; } T subtract() { return num1 - num2; } T multiply() { return num1 * num2; } T divide() { return num1 / num2; } }; int main() { Calculator<int> intCalc(2, 1); Calculator<float> floatCalc(2.4, 1.2); cout << "Int results:" << endl; intCalc.displayResult(); cout << endl << "Float results:" << endl; floatCalc.displayResult(); return 0; }
输出结果
Int results: Numbers are: 2 and 1. Addition is: 3 Subtraction is: 1 Product is: 2 Division is: 2 Float results: Numbers are: 2.4 and 1.2. Addition is: 3.6 Subtraction is: 1.2 Product is: 2.88 Division is: 2
在上面的程序中,声明了一个类模板Calculator。
该类包含两个类型为T的私有成员:num1和num2,以及用于初始化成员的构造函数。
它还包含公共成员函数,用于计算数字的加,减,乘和除,以返回用户定义的数据类型的值。 同样,函数displayResult()将最终结果输出显示到屏幕上。
在main()函数中,分别为数据类型创建了两个不同的Calculator对象intCalc和floatCalc:int和float。 使用构造函数初始化值。
注意,我们在创建对象时使用<int>和<float>。这些告诉编译器用于类创建的数据类型。
这将为int和float分别创建一个类定义,然后相应地使用它们。
然后,displayResult()两个对象都被调用,
然后,调用这两个对象的displayResult(),它执行计算器操作并显示输出。