C++:20---类模板(template)

用户3479834

发布于 2021-02-03 12:20:18

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文章被收录于专栏：游戏开发司机

一、类模板与模板类

类模板：一个模板（是模板）
模板类：调用类模板生成的类对象（是类实体），也称为类模板的实例化

类模板的定义：

与函数模板的定义是一样的

template <typename T>class Blob{public:Blob();Blob(std::initializer_list<T> i);};

模板类的使用：

在定义类时，使用到类名的地方都需要显示的给出模板类的类型，格式为<>

int main(){Blob<int> ia;Blob<int> ia2 = { 1,2,3 };Blob<double>* ia4 = new Blob<double>{ 1.1,3.14 };Blob<string> ia3 = { "Hello","World" };
return 0;}

二、模板类的成员函数

如果模板类的成员函数在类内声明，而在类外定义，需要遵循以下规则：在函数前也在加上模板列表，且类名限定符后面给出<>

template <typename T>class Blob{public:Blob();Blob(std::initializer_list<T> i);T func(T const &str);//在类内声明};
//类外定义template <typename T>T Blob<T>::func(T const &str){	}

类模板中使用其它模板类型

template <typename T> class Blob{	template <typename It> Blob(It b, It e);//构造函数的参数使用其它模板类型};
template <typename T>template <typename It>Blob<T>::Blob(It b, It e):data(std::make_shared<std::vector<T>>(b,e)){
}int main(){vector<long> vi = { 0,1,2 };list<const char*> w = { "Hello","World" };
Blob<int> a1(vi.begin(), vi.end());Blob<string> a2(w.begin(), w.end());return 0;}

三、友元：类模板中的友元

一个类模板中也可以拥有友元（友元类/友元函数）
下面只有当与Blob类型相同的BlobPtr类和operator==函数才可以成为Blob模板类的友元

template <typename T> class BlobPtr;template <typename T> class Blob;template <typename T>bool operator==(const Blob<T>&, const Blob<T>&){
}
template <typename T> class Blob{friend class BlobPtr<T>; //使BlobPtr模板类成为Blob模板类的友元friend bool operator==(const Blob<T>&, const Blob<T>&);//使operator函数成为Blob模板类的友元};
template <typename T> class BlobPtr{};

四、友元：通用和特定的模板友元关系

模板有需要复杂的关系，下面列出两个实例

template <typename T> class Pal;
class C{friend class Pal<C>; //用类C实例化的Pal是C的友元
template <typename T> friend class Pal2; //Pal2的所有实例都是C的友元};

template <typename T> class C2{friend class Pal<T>; //与C2相同类型的实例化Pal才是C2的友元
template <typename X> friend class Pal2;//任何类型实例化的Pal2对象都是C2的友元，因为模板参数列表不同
friend class Pal3;//Pal3是一个非模板类，它是所有类型C2实例化的友元};

五、类模板的static成员

与任何其他类一样，类模板可以声明static成员
例如：下面Foo类模板中定义了一个static函数和static变量

template <typename T> class Foo{public:static std : size_t count() { return ctr; }private:static std::size_t ctr;};

因为类的static成员变量只可在类内定义，在类外初始化。所以模板来的static变量也要在类外初始化，初始化时需要加上模板参数列表，例如下面代码，当一个特定的模板实例化Foo时，其ctr被初始化为0

template <typename T>std::size_t Foo<T>::ctr = 0; //定义并初始化

静态成员的调用

Foo<int> fi;       //实例化Foo<int>类和static数据成员ctrauto ct=Foo<int>::count();//实例化Foo<int>::countct=fi.count();            //使用Foo<int>::count，与上面的意义是相同ct=Foo::count();          //错误，Foo没有指出使用哪个模板实例化

类模板的static成员的特点：当一个类给出模板实例化之后，与这个类实例化类型相同的类共享一样的静态成员

Foo<int> f1,f2,f3;  //f1,f2,f3共享Foo<int>::count()和Foo<int>::str

六、使用类的类型成员（::符号）

引入：

当我们通过作用域符访问的名字是类型还是static成员，编译器会自动识别，例如：

string::size_type //编译器知道我们要访问string类中的size_type数据类型

但是对于模板就不能使用这种方法了，例如：

//编译器不知道size_type是一个static数据成员还是一种数据类型，因此产生二义性T::size_type * p;

默认情况下，C++语言假定通过作用域运算符访问的名字不是数据类型，而是数据成员。所以如果我们希望使用一个模板类型参数的类型成员，就必须显式地告诉编译器改名字是一个类型。需要通过typename来实现这一点
例如下面的top函数：

template<typename T>typename T::value_type top(const T&c){	if (!c.empty())		return c.back();	else		return typename T::value_type();}

七、成员模板

一个类可以包含模板类型的成员函数，这种成员称为“成员模板”
注意：成员模板不能为虚函数

①普通（非模板）类的成员模板

概念：我们可以在一个非模板类中定义一个成员模板

演示案例

默认的情况下，unique_ptr会调用元素的析构函数来删除元素。下面我们定义了一个删除器，删除器使用operator()接收一个元素指针，并将该元素进行delete

//函数对象类，对给定指针执行deleteclass  DebugDelete{public:DebugDelete(std::ostream &s=std::cerr):os(s){}   //构造函数	//根据传入的参数进行deletetemplate <typename T>void operator()(T* p)const //成员模板{os << "deleting unique_ptr" << endl;delete p;}private:std::ostream &os;};

下面是基本的使用格式：

int main(){double *p = new double;DebugDelete d;d(p);               //调用DebugDelete::operator()(double*)释放p
int *ip = new int;DebugDelete()(ip); //在一个临时DebugDelete对象上调用operator()(int*)
return 0;}

下面我们将这个类作为unique_ptr的删除器来使用

int main(){//一个类型为int的unique_ptr对象，DebugDelete作为其删除器unique_ptr<int, DebugDelete> p(new int, DebugDelete());
//一个类型为string的unique_ptr对象，DebugDelete作为其删除器unique_ptr<std::string, DebugDelete> sp(new std::string, DebugDelete());
return 0;}

②类模板的成员模板

概念：对于类模板，我们也可以为其定义成员模板。在此情况下，类和成员各自有自己的、独立的模板参数

演示案例

例如下面Blob是一个类模板，模板类型为T数据成员vector的类型也为T。另外其构造函数也是一个模板，其接受的模板类型为It

template<typename T>class Blob {public:template<typename It>Blob(It b, It e);  //构造函数接受一个迭代器区间，用来初始化dataprivate:std::vector<T> data;};

现在我们在类的外部定义构造函数，由于类模板与成员函数都是模板，因此在外部定义时需要分别同时给出这两个模板的模板参数列表
实例化成员模板：为了实例化一个类模板的成员模板，我们必须同时提供类和函数模板的实参。见下面的演示案例，其中：
- a1：Blob的类型为int，构造函数的类型为int*
- a2：Blob的类型为int，构造函数的类型为vector<long>::iterator
- a3：Blob的类型为string，构造函数的类型为list<const char*>::iterator

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原始发表：2020-12-07，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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