C 深陷 之「類模板」

2021-10-08 07:18:46 字數 4091 閱讀 7173

c++中的模板（template），是泛型程式設計的基礎。乙個模板就是乙個藍圖，用來建立類或函式的藍圖。

模板主要分為兩類：

函式模板（function template）

類模板（class template）

本文主要介紹類模板（class template）。

關於模板的全部內容，參考【c++深陷】之「模板」。

乙個例子：

template


<


typename t>


class


blob


void


push_back


(const t &t)


// 函式成員，定義在類外


t &operator


(size_type i)


;private


:// 資料成員


std::shared_ptr> data;


};
template關鍵字不可以少，緊接模板引數列表。

在類中可以像使用其他型別一樣使用t，我們定義了乙個data，是指向vector型別的shared_ptr智慧型指標。

使用型別別名技術，我們定義了兩個型別成員，見第5節。

我們定義了乙個建構函式，兩個類內成員函式，乙個類外成員函式，定義見第2節。

至於為什麼size_type型別別名這句話有乙個typename，見第8節。

類內的函式成員直接定義即可，類外的按如下格式：

template


<


typename t>


blob


::blob()


:data


(std::make_shared>()


)template


<


typename t>


t &blob


::operator


(size_type i)
必須以template開頭，後接和類模板相同的模板引數列表。

接下來進入了blob的作用域內，可以適當的省略，見第6節。

在例項化類模板時，我們必須顯示指定模板實參，即顯示模板實參（explicit template argument）。

blob<


int> ia;


// 此時t為int型別
上面**編譯之後，編譯器重寫blob模板，將每個t都換成int：

class


blob


;
注意，上述**僅僅是示例，並非每個函式成員都會被例項化，見第4節。

預設情況下，乙個類模板的成員函式只有當程式用到它時才進行例項化。如果乙個成員函式沒有被使用，則它不會被例項化。

但是c++總會給你意外或驚喜，此時我們可以記住這個特性，但也要認識到除了預設情況，很多情況模板類的成員函式都被例項化了。

型別別名技術，可以通過typedef和using來是我們的程式可讀性變強。

類模板也可以：

// 儲存string專用的blob


// 此時必須使用具體型別而不能是t


typedef blob strblob;
嚴格意義上來說，不可以定義blob的typedef，但是可以定義乙個模板的型別別名：

// twin是乙個型別別名


// 但是是乙個有模板實參的型別別名


template


<


typename t>


using twin = pair


;// typedef pairtwin


// 是不行的


// 這樣使用


twin<


int> pos;
在模板類自己的作用域內，可以省略模板引數列表，例如：

template


<


typename t>


class


blob


;
上面的賦值運算子沒有使用blob的形式。

在類外：

template


<


typename t>


blob


&blob


::operator=(


const blob &rhs)
在遇到blob::之後，都屬於類的作用域，都可以不新增。

類模板也可以包含靜態成員：

template


<


typename t>


class


fooprivate


:static std::size_t ctr;


};
每個foo例項都有其自己的static成員例項，foo和foo互不干擾。

在類外定義靜態成員變數需要帶上類的模板引數列表：

template


<


typename t>


size_t foo


::ctr =0;


// 定義並初始化ctr
使用靜態成員函式，可以用一下兩種方式：

// 方式1


auto ct = foo<


int>


::count()


;// 方式2


foo<


double


> df;


ct = df.


count()


;
類的成員一共有5項：

型別成員

資料成員

函式成員

靜態成員：靜態成員變數、靜態成員函式

成員模板（函式）

其中型別成員和靜態成員都屬於類本身，通過作用域運算子::訪問。

當我們定義了乙個類模板，有模板引數t。假設t是乙個類型別，我們是可以訪問t中的型別成員和靜態成員，此時我們無法區分開訪問的是哪乙個。比如：

// 是t中的靜態變數s 乘 p


// 還是t中的型別成員定義了乙個指標p


t::s * p;
c++預設訪問的是靜態資料，如果寫成上面，就執行乘法。

可以通過typename關鍵字顯示指定我訪問的是型別：

typename t::s *p =


nullptr


;
此處的typename和模板引數列表中的typename功能不同，注意區分。

這也是為什麼前例中blob的size_type有乙個typename。

template


<


typename t>


class


blob


;
學會定義類模板、在類外定義類模板的成員函式，以及在類模板作用域內用到類模板名時可以適當省略。

在例項化類模板的時候，必須要指定模板實參。

可以使用型別別名技術，簡化我們的定義。

使用typename來區分類模板的靜態成員和型別成員。

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