从零开始学C++之模板（二）：类模板、Stack的类模板实现（自定义链栈方式，自定义数组方式）
从零开始学C++之模板（二）：类模板、Stack的类模板实现（自定义链栈方式，自定义数组方式）
s1mba
发布于 2017-12-28 16:11:11
发布于 2017-12-28 16:11:11
一、类模板
类模板：将类定义中的数据类型参数化 类模板实际上是函数模板的推广，可以用相同的类模板来组建任意类型的对象集合
（一）、类模板的定义
template <类型形参表> class <类名> { //类说明体 }； template <类型形参表> <返回类型> <类名> <类型名表>::<成员函数1>（形参表） { //成员函数定义体 } template <类型形参表> <返回类型> <类名> <类型名表>::<成员函数2>（形参表） { //成员函数定义体 } … template <类型形参表> <返回类型> <类名> <类型名表>::<成员函数n>（形参表） { //成员函数定义体 }
（二）、使用类模板
类模板的实例化：用具体的数据类型替换模板的参数以得到具体的类（模板类） 模板类也可以实例化为对象 用下列方式创建类模板的实例： 类名 <类型实参表> 对象名称;
对于函数模板与类模板，模板参数并不局限于类型（类类型，基本类型，模板类实例），普通值也可以作为模板参数
二、Stack类的模板实现
在前面曾经分别使用C/C++实现了一个链栈，栈中只能放进int类型数据，现在使用模板来重新实现Stack，可以存放多种数据类型，分别使用自定义链栈方式以及自定义数组实现。
（一）、自定义链栈方式：
stack.h：
/*************************************************************************
> File Name: stack.h
> Author: Simba
> Mail: dameng34@163.com
> Created Time: 2012年11月03日 星期六 19时28分25秒
************************************************************************/
#include<iostream>
using namespace std;
template < class T > class Node
{
//< >里面是模板参数，可以有多个，虽然T用class 声明，但可以是内建类型也可以是class类型
//模板的定义一般写在头文件里
public:
Node(T invalue): m_Value(invalue), m_Next(NULL) {}
~Node();
T getValue() const
{
return m_Value;
}
void setValue(T value)
{
m_Value = value;
}
Node < T > *getNext() const
{
return m_Next;
}
void setNext(Node < T > *next)
{
m_Next = next;
}
private:
T m_Value;
Node < T > *m_Next;
};
template < class T > Node < T >::~Node()
{
if (m_Next)
{
delete m_Next; //自动内存管理，接着找到m_Next指向的下一个结点，一直找到最后的一个结点
//故先释放最后一个结点（当然是最先压栈的结点），然后依次返回释放每一个途中的结点
}
cout << m_Value << " deleted " << endl;
}
template < class T > class Stack
{
public:
Stack(): m_Head(NULL), m_Count(0) {}
~Stack()
{
delete m_Head; //自动内存管理
}
void push(const T &t);
T pop();
T top() const;
int count() const;
private:
Node < T > *m_Head;
int m_Count;
};
template < class T > void Stack < T >::push(const T &value)
{
Node < T > *newNode = new Node < T > (value);
newNode->setNext(m_Head);
m_Head = newNode;
++m_Count;
}
template < class T > T Stack < T >::pop()
{
Node < T > *popped = m_Head;
if (m_Head != NULL)
{
m_Head = m_Head->getNext();
T retval = popped->getValue();
popped->setNext(NULL);
delete popped;
--m_Count;
return retval;
}
return 0;
}
template < class T > inline T Stack < T >::top() const
//模板前缀template < class T > || 函数限定符inline 函数返回值T ||
//命名空间前缀 Stack < T > //一个类型 || 函数名（函数参数）const 限定符
{
return m_Head->getValue();
}
template < class T > inline int Stack < T >::count() const
{
return m_Count;
}main.cpp：
#include "stack.h"
int main(void)
{
Stack < int >intstack1, intstack2;
int val;
for (val = 0; val < 4; ++val)
{
intstack1.push(val);
intstack2.push(2 * val);
}
while (intstack1.count())
{
val = intstack1.pop();
cout << val << endl;
}
Stack < char >stringstack;
stringstack.push('A');
stringstack.push('B');
stringstack.push('C');
char val2;
while (stringstack.count())
{
val2 = stringstack.pop();
cout << val2 << endl;
}
cout << "Now intstack2 will be destructed." << endl;
return 0;
}
可以看到虽然intstack2 没有pop 出元素，但程序结束时，局部对象会被析构，调用析构函数，在析构函数内delete 头指针，顺藤摸瓜一直找到最后一个节点，即首先压栈的节点，依次返回释放掉。
（二）、自定义数组方式
Stack2.h：
#ifndef _STACK2_H_
#define _STACK2_H_
#include <exception>
template <typename T, int MAX_SIZE>
class Stack2
{
public:
Stack2();
~Stack2();
void Push(const T &elem);
void Pop();
T &Top();
const T &Top() const;
bool Empty() const;
private:
T *elems_;
int top_;
};
template <typename T, int MAX_SIZE>
Stack2<T, MAX_SIZE>::Stack2() : top_(-1)
{
elems_ = new T[MAX_SIZE];
}
template <typename T, int MAX_SIZE>
Stack2<T, MAX_SIZE>::~Stack2()
{
delete[] elems_;
}
template <typename T, int MAX_SIZE>
void Stack2<T, MAX_SIZE>::Push(const T &elem)
{
if (top_ + 1 >= MAX_SIZE)
throw out_of_range("Stack2<>::Push() Stack2 full");
elems_[++top_] = elem;
}
template <typename T, int MAX_SIZE>
void Stack2<T, MAX_SIZE>::Pop()
{
if (top_ + 1 == 0)
throw out_of_range("Stack2<>::Push() Stack2 empty");
--top_;
}
template <typename T, int MAX_SIZE>
T &Stack2<T, MAX_SIZE>::Top()
{
if (top_ + 1 == 0)
throw out_of_range("Stack2<>::Push() Stack2 empty");
return elems_[top_];
}
template <typename T, int MAX_SIZE>
const T &Stack2<T, MAX_SIZE>::Top() const
{
if (top_ + 1 == 0)
throw out_of_range("Stack2<>::Push() Stack2 empty");
return elems_[top_];
}
template <typename T, int MAX_SIZE>
bool Stack2<T, MAX_SIZE>::Empty() const
{
return top_ + 1 == 0;
}
#endif // _STACK2_H_main.cpp：
#include "Stack2.h"
#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main(void)
{
Stack2<int, 5> s;
s.Push(1);
s.Push(2);
s.Push(3);
while (!s.Empty())
{
cout << s.Top() << endl;
s.Pop();
}
return 0;
}输出为 3 2 1
注意，用数组实现时pop 操作并没有删除元素的操作，只是移动了top 指针，下次push 的时候直接覆盖即可。再者因为实现了Top 返回栈顶元素，故pop 没有返回值。
参考：
C++ primer 第四版 Effective C++ 3rd C++编程规范
本文参与 腾讯云自媒体分享计划，分享自作者个人站点/博客。
原始发表：2013-07-21 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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