Object-OrientedProgramminginC++第九章模板.ppt

中国科大学继续教育学院 李艺 leeyi@ 第一章 C++的初步知识 第二章 类和对象 第三章 再论类和对象 第四章 运算符重载 第五章 继承与派生 第六章 多态性与虚函数 第七章 输入输出流 第八章 C++工具 第九章 模板 9.1 概述 9.2 函数模板 9.3 类模板 9.1 概述 为什么需要模板？　　C++引入模板主要的目的，是为了使代码具有好的可重用特性。在C++中，妨碍代码重用的原因之一在于函数以及类都和类型有很强的关联性，如果一个函数在定义时只能处理整型类型的输入参数，则该函数就不能处理字符型或其它程序员自定义的类型。类也具有相同的问题，类中的数据成员往往也具有确定的类型。模板的引入正是为了解决在这种情形下的代码重用问题。 9.1 概述 若一个程序的功能是对某种特定的数据类型进行处理，则可以将所处理的数据类型说明为参数，以便在其他数据类型的情况下使用。 通过模板可以产生类或函数的集合，使它们操作不同的数据类型，从而避免需要为每一种数据类型产生一个单独的类或函数。 模板用于表达逻辑结构相同，但具体数据元素类型不同的数据对象的通用行为。 9.1 概述 模板把函数或类要处理的数据类型参数化，表现为参数的多态性 使得程序（算法）可以从逻辑功能上抽象， 把被处理的对象（数据）类型作为参数传递 C++提供两种模板机制： 函数模板 类模板 9.1 概述 9.2 函数模板 先看一个例子（交换两个变量的内容）。 该函数只能交换两个整型变量的内容，不能交换两个double型的变量或两个student类型的对象的内容。 9.2 函数模板 我们当然可以用重载的办法定义能处理其它类型的函数。 　重载提供了函数的另外一种定义，但不是代码重用，且有可能引入错误，编程量大。 9.2 函数模板 可以通过定义函数模板的方式解决因类型不同，参数个数相同而导致的代码不能重用的问题。 在函数模板中，类型本身可被定义成模板参数，C++编译器根据函数调用时提供的参数的参数类型自动生成处理不同类型的正确函数。 通过函数模板定义的函数不是一个函数，而是一组函数。 定义函数模板使用保留字template，定义格式如下： template 模板参数表 返回类型 函数名( 函数型式参数表 ) { ... } 9.2 函数模板 模板参数表中的参数可以有多个，多个参数间用逗号间隔。模板参数通常代表一个类型（模板类型参数，注意和函数参数不同），模板类型参数形式如下： class 类型参数名 (或 typename 类型参数名) 在模板函数的函数定义中，可以使用模板参数表中的类型参数，就象使用一个基本数据类型或用户已定义好的类型一样。 9.2 函数模板 在完成模板函数定义后，可以象调用一般函数那样调用模板函数。 int ix = 6, iy = 7; swap(ix, iy); C++ 编译器在遇到调用用模板方式定义的函数时，会根据调用函数的参数类型构造出一个个具体的函数。这个过程称为函数模板的例化（instaniation）。 9.2 函数模板 在调用函数模板时，C++编译器通常是根据函数实参的类型来例化函数模板，这个过程由C++编译器自动进行，称为模板参数推导（template argument deduction）。 程序员在调用模板函数时也可显式指定用以替换模板类型参数的模板实参，这样，C++编译器无需进行模板参数推导即可对函数模板进行例化。此时，模板函数的调用形式如下： 模板函数名模板实参表(函数实参表); 如: float fx = 6.5 , fy = 7.5; swapfloat(fx, fy); 指定的模板实参应和函数实参类型匹配。如： int ix = 6, iy = 7; swapfloat(ix, iy); //错误 9.2 函数模板 若程序员不提供模板实参，C++编译器自动进行模板参数推导，有时候，作为函数返回类型的模板参数不能被推导出来。此时，需要显式指明模板实参。 程序员可以仅提供部分模板实参，其余的模板实参仍由编译器自动推导。且省略掉的实参必须是模板参数表尾部的参数对应的实参。 9.2 函数模板 有时候，定义的模板函数并不适合任何一种数据类型，对这些数据类型例化得到函数可能包含错误。 因为模板函数总是考虑到尽可能多的数据类型，因此对某一种具体数据类型而言，模板例化得到函数效率可能不高。 9.2 函数模板 当函数模板不适于某类数据类型时，可以通过特化的方式为该数据类型提供合适的函数定义，形式如下：template 返回类型 函数名模板实参表(函数形参表) { ... }