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
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。
如何声明函数模板?
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。
示例:查找最大数量的函数模板
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。
示例:使用函数模板交换数据
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。
类模板
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。
如何声明一个类模板?
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。
如何创建类模板对象?
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;
示例:使用类模板的简单计算器
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。