C++ —— 模板类扩展

C++ ------ 模板类扩展

模板类的成员模板
将模板类用作参数

模板类的成员模板

结构体中可以有结构体，类中可以有类和成员函数。那么，模板类中也应该可以有模板类和模板函数。

在类AA中再创建一个模板类和模板函数。

先创建模板类，代码如下：

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

template <class T1, class T2>
class AA {
public:    
    T1 m_x;
    T2 m_y;

    AA(const T1 x, const T2 y): m_x(x), m_y(y) {}
    void show() {cout << "AA的show ~ m_x = " << m_x << ", m_y = " << m_y << endl;}

    template <class T>
    class BB{
    public:
        T m_b;
        // 可以用AA的模板参数T1、T2创建成员变量
        T1 m_bx;
        BB() {}
        void show() {cout << "BB的show ~ m_b = " << m_b << ", m_bx = " << m_bx << endl;}
    };
    BB<string> bb; // 对象bb就是类模板AA的成员

    template <typename T> // 再创建一个函数模板，这个T和BB中的T没有关系
    void show(T t) {
        cout << "模板函数show ~ t = " << t << endl;
        cout << "AA ~ m_x = " << m_x << ", m_y = " << m_y << endl;
        bb.show();
    }
};

int main() {
    AA<int, string> aa(123, "你好");
    aa.show();
    aa.bb.m_b = "哈哈";
    aa.bb.m_bx = 666;
    aa.bb.show();
    aa.show<string> ("嘻嘻嘻");

    return 0;
}

运行结果如下：

AA的show ~ m_x = 123, m_y = 你好

BB的show ~ m_b = 哈哈, m_bx = 666

模板函数show ~ t = 嘻嘻嘻

AA ~ m_x = 123, m_y = 你好

BB的show ~ m_b = 哈哈, m_bx = 666

模板类中的成员模板，定义可以写在类的外面。修改后的代码如下：

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

template <class T1, class T2>
class AA {
public:    
    T1 m_x;
    T2 m_y;

    AA(const T1 x, const T2 y): m_x(x), m_y(y) {}
    void show() {cout << "AA的show ~ m_x = " << m_x << ", m_y = " << m_y << endl;}

    template <class T>
    class BB{
    public:
        T m_b;
        // 可以用AA的模板参数T1、T2创建成员变量
        T1 m_bx;
        BB() {}
        void show();
    };
    BB<string> bb; // 对象bb就是类模板AA的成员

    template <typename T> // 再创建一个函数模板，这个T和BB中的T没有关系
    void show(T t);
};

// 模板类中的成员模板，定义可以写在类的外面。
template <class T1, class T2>
template <class T>
void AA<T1, T2>::BB<T>::show() {
    {cout << "BB的show ~ m_b = " << m_b << ", m_bx = " << m_bx << endl;}
}

template <class T1, class T2>
template <typename T>
void AA<T1, T2>::show(T t) {
    cout << "模板函数show ~ t = " << t << endl;
    cout << "AA ~ m_x = " << m_x << ", m_y = " << m_y << endl;
    bb.show();
}


int main() {
    AA<int, string> aa(123, "你好");
    aa.show();
    aa.bb.m_b = "哈哈";
    aa.bb.m_bx = 666;
    aa.bb.show();
    aa.show<string> ("嘻嘻嘻");

    return 0;
}

运行结果跟之前保持一致：

AA的show ~ m_x = 123, m_y = 你好

BB的show ~ m_b = 哈哈, m_bx = 666

模板函数show ~ t = 嘻嘻嘻

AA ~ m_x = 123, m_y = 你好

BB的show ~ m_b = 哈哈, m_bx = 666

将模板类用作参数

C++的类模板主要是为了解决数据结构的问题。线性表有：链表、数组、栈、和队列。以链表和数组为例，为了支持任意类型数据，最好的方法就是用类模板来实现，代码如下：

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

template <class T, int len> // 实际上，链表没有长度的说法，但为了演示，假定有一个长度
class LinkList {
public:
    T* m_head; // 定义链表头节点指针
    int m_len = len; // 指定表长度
    // 链表常用操作
    void insert() {cout << "LinkList 插入操作" << endl;}
    void ddelete() {cout << "LinkList 删除操作" << endl;}
    void update() {cout << "LinkList 更新操作" << endl;}
};

template <class T, int len>
class Array{
public:
    T* m_data;
    int m_len = len;
    void insert() {cout << "Array 插入操作" << endl;}
    void ddelete() {cout << "Array 删除操作" << endl;}
    void update() {cout << "Array 更新操作" << endl;}
};

int main() {

	return 0;
}

模板的目的就是代码重用，既然链表和数组的逻辑结构是一样的，那就把它们改成模板类的形式。目前模板LinkList和Array，是为了兼容各种各样的数据类型，解决的是物理结构问题。接下来把它们再次模板化，是从逻辑角度来考虑的。C++支持模板的模板，意思是把模板名当成一种特殊的数据类型。实例化对象的时候，可以用模板签名作为参数，传给模板。示例代码如下：

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

template <class T, int len> // 实际上，链表没有长度的说法，但为了演示，假定有一个长度
class LinkList {
public:
    T* m_head; // 定义链表头节点指针
    int m_len = len; // 指定表长度
    // 链表常用操作
    void insert() {cout << "LinkList 插入操作" << endl;}
    void ddelete() {cout << "LinkList 删除操作" << endl;}
    void update() {cout << "LinkList 更新操作" << endl;}
};

template <class T, int len>
class Array{
public:
    T* m_data;
    int m_len = len;
    void insert() {cout << "Array 插入操作" << endl;}
    void ddelete() {cout << "Array 删除操作" << endl;}
    void update() {cout << "Array 更新操作" << endl;}
};

// 线性表模板类：其中，tabletype 表示 线性表类型，datatype 表示 线性表数据类型，len 表示 长度
// tabletype 不是一个普通的参数，而是模板，意思是这个参数要填模板名。
// 填什么样的模板名呢？填有两个参数的类模板名。并且，要求类模板的第一个参数是通用类型，第二个是非通用类型。
// 此外，class可以用typename代替，只是class更直观。
// tabletype只是一个模板名，用T1创建对象时，还需要指定具体的数据类型。
// 常见的做法是：具体的数据类型用模板参数从外面传进来
template<template<class, int>class tabletype, class datatype, int len> // 模板参数列表
class LinearList{
public:
    tabletype<datatype, len> m_table; // 创建线性表对象
    void insert() {m_table.insert();}
    void ddelete() {m_table.ddelete();}
    void update() {m_table.update();}
};

int main() {
    // 创建线性表对象，容器类型为链表，链表的数据类型为int，链表长度为20
    LinearList<LinkList, int, 20> a;
    a.insert();
    a.ddelete();
    a.update();

    LinearList<Array, string, 20> b;
    b.insert();
    b.ddelete();
    b.update();

    return 0;
}

运行结果如下：

LinkList 插入操作

LinkList 删除操作

LinkList 更新操作

Array 插入操作

Array 删除操作

Array 更新操作

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