Microsoft PowerPoint - 11_Templates.ppt

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顼勇余
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1 1 1. 上機考 20% 期末考 6/23( 四 ) 晚 6:30~8:30 範圍 : 第 7, 8, 9, 10 章實習內容按座位坐, 隨機抽兩題 2. 紙上測驗 20% 6/21( 二 ) :9:30~11:00 課本 7-11, 13 章內容 2 第 11 章樣版 (Templates) 11.1 簡介 11.2 函式樣版 11.3 多載函式樣版 11.4 類別樣版 11.5 類別樣版與無型 (Nontype) 參數 11.6 樣版與繼承 11.7 樣版與夥伴 (Friends) 關係 11.8 樣版與靜態成員 1

2 3 樣版 (Templates) 11.1 簡介函式樣版 (Function Templates) 用來建構功能相同的函式類別樣版 (Class Templates) 用來建構功能相同的類別函式樣版多載函式與函式樣版多載函式具相似運算 - 不同資料型態針對一個 signature 撰寫一個函式函式樣版具相同運算 - 不同資料型態只需撰寫一個函式樣版編譯器會產生多個不同的函式型態檢查 2

3 函式樣版函式樣版定義關鍵字 :template 在 < > 括號內列出型態參數型態參數前使用關鍵字 class 或 typename class 和 typename 可互換 template< class T > template< typename ElementType > template< class BorderType, class FillType > 可用來表示多種型態的參數, 傳回資料, 或函式內變數 1 // Fig. 11.1: fig11_01.cpp 2 // 使用樣版 3 #include <iostream> 4 5 using std::cout; 6 using std::endl; 7 8 // 定義樣版函式 printarray 9 template< class T > // 設定一個型態 T 10 void printarray( const T *array, const int count ) 11 { 12 for ( int i = 0; i < count; i++ ) 13 cout << array[ i ] << " "; cout << endl; } // end function printarray int main() 20 { 21 const int acount = 5; 22 const int bcount = 7; 23 const int ccount = 6; 24 fig11_01.cpp (1 of 2) 6 3

4 25 int a[ acount ] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; 26 double b[ bcount ] = {1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5, 6.6, 7.7}; 27 char c[ ccount ] = HELLO ; // 第 6 個位置是 cout << "Array a contains:" << endl; // a 是 int 陣列, 樣版函式會產生一個 T=int 的函式 32 printarray( a, acount ); cout << "Array b contains:" << endl; // b 是 double 陣列, 樣版函式會產生一個 T=double 的函式 37 printarray( b, bcount ); cout << "Array c contains:" << endl; // c 是 char 陣列, 樣版函式會產生一個 T=char 的函式 42 printarray( c, ccount ); return 0; } // end main fig11_01.cpp (2 of 2) 7 Array a contains: Array b contains: Array c contains: H E L L O fig11_01.cpp output (1 of 1) 8 4

5 多載函式樣版函式樣版產生的函式都有相同名字編譯器使用多載方式多載函式樣版參數不同可宣稱多個名稱一樣的函式樣版可宣稱具相同名稱的非樣版函式編譯器會執行對映程序試著找到最符合的函式與參數型態 10 Stack 11.4 類別樣版 LIFO( 後進先出 ) 結構針對一種資料型態必須定義一個類別使用類別樣版 (Class templates) 設計一個通用的 stack 類別可產生多種資料型態的 stack 類別將資料型態參數化需要一或多個資料型態參數自訂通用類別 " 樣版 5

6 1 // Fig. 11.2: tstack1.h 2 // Stack 類別定義 - 類別樣版 3 #ifndef TSTACK1_H 4 #define TSTACK1_H 5 6 template< class T > // 使用樣版, 定義一個型態參數 T 7 class Stack { 8 9 public: 10 Stack( int = 10 ); // 內定建構子, 設定 stack 大小 // 解構子 13 ~Stack() 14 { 15 delete [] stackptr; } // end ~Stack destructor bool push( const T& ); // 將一個型態為 T 的資料加入 stack 20 bool pop( T& ); // 由 stack 中取出資料型態為 T 的元素 // 檢查 stack 是不是空的 23 bool isempty() const 24 { 25 return top == -1; } // end function isempty 28 tstack1.h (1 of 3) // 檢查 stack 是不是滿的 30 bool isfull() const 31 { 32 return top == size - 1; } // end function isfull private: 37 int size; // stack 大小 38 int top; // 最上面元素的位置 39 T *stackptr; // stack 資料的指標 }; // end class Stack // 建構子 44 template< class T > // 這裏也要寫一次 45 Stack< T >::Stack( int s )// 類別名稱改用 Stack< T > 46 { 47 size = s > 0? s : 10; 48 top = -1; // Stack 一開始沒有資料 49 stackptr = new T[ size ]; // 配置記憶體 } // end Stack constructor 52 tstack1.h (2 of 3) 12 6

7 53 // 將資料加入 stack 54 // 成功傳回 true; 失敗傳回 false 55 template< class T > 56 bool Stack< T >::push( const T &pushvalue ) 57 { 58 if (!isfull() ) {// 如果還沒滿 59 stackptr[ ++top ] = pushvalue; // 將資料放入 Stack 60 return true; // 成功 } // end if return false; // 失敗 } // end function push // 從 stack 取出一筆資料 ; 69 // 成功傳回 true; 失敗傳回 false 70 template< class T > 71 bool Stack< T >::pop( T &popvalue ) 72 { 73 if (!isempty() ) {// 如果還有資料 74 popvalue = stackptr[ top-- ]; // 取出資料 75 return true; // 成功 } // end if return false; // 失敗 } // end function pop #endif tstack1.h (3 of 3) 13 1 // Fig. 11.3: fig11_03.cpp 2 // Stack 類別測試程式 1 3 #include <iostream> 4 5 using std::cout; 6 using std::cin; 7 using std::endl; 8 9 #include tstack1.h // 引用 Stack 類別定義 int main() 12 { 13 Stack< double > doublestack( 5 );// 宣稱一個 double stack 物件 14 double doublevalue = 1.1; cout << "Pushing elements onto doublestack\n"; 17 // 將資料放入 stack, 直到 stack 滿 18 while ( doublestack.push( doublevalue ) ) { 19 cout << doublevalue << ' '; 20 doublevalue += 1.1; } // end while cout << "\nstack is full. Cannot push " << doublevalue 25 << "\n\npopping elements from doublestack\n"; 26 // 由 stack 取出資料, 直到 stack 空 27 while ( doublestack.pop( doublevalue ) ) 28 cout << doublevalue << ' '; cout << "\nstack is empty. Cannot pop\n"; fig11_03.cpp (1 of 2) 14 7

8 31 // 宣稱一個 int stack 物件 32 Stack< int > intstack; 33 int intvalue = 1; 34 cout << "\npushing elements onto intstack\n"; 35 // 將資料放入 stack, 直到 stack 滿 36 while ( intstack.push( intvalue ) ) { 37 cout << intvalue << ' '; 38 ++intvalue; } // end while cout << "\nstack is full. Cannot push " << intvalue 43 << "\n\npopping elements from intstack\n"; 44 // 由 stack 取出資料, 直到 stack 空 45 while ( intstack.pop( intvalue ) ) 46 cout << intvalue << ' '; cout << "\nstack is empty. Cannot pop\n"; return 0; } // end main fig11_03.cpp (2 of 2) 15 Pushing elements onto doublestack Stack is full. Cannot push 6.6 Popping elements from doublestack Stack is empty. Cannot pop Pushing elements onto intstack Stack is full. Cannot push 11 Popping elements from intstack Stack is empty. Cannot pop fig11_03.cpp (3 of 3) 16 fig11_03.cpp output (1 of 1) 8

9 1 // Fig. 11.4: fig11_04.cpp 2 // Stack 類別測試程式二 3 // 使用函式樣版處理 Stack< T > 類別 4 #include <iostream> 5 6 using std::cout; 7 using std::cin; 8 using std::endl; 9 10 #include tstack1.h // 引用 Stack 類別樣版定義 // 定義一個函式樣版處理 Stack< T > 類別 13 template< class T > 14 void teststack( 15 Stack< T > &thestack, // Stack< T > 的 reference 16 T value, // stack 的初始值 17 T increment, // 遞增值 18 const char *stackname ) // Stack < T > 物件名稱 19 { 20 cout << "\npushing elements onto " << stackname << '\n'; while ( thestack.push( value ) ) { 23 cout << value << ' '; 24 value += increment; } // end while fig11_04.cpp (1 of 2) cout << "\nstack is full. Cannot push " << value 29 << "\n\npopping elements from " << stackname << '\n'; while ( thestack.pop( value ) ) 32 cout << value << ' '; cout << "\nstack is empty. Cannot pop\n"; } // end function teststack int main() 39 { 40 Stack< double > doublestack( 5 ); 41 Stack< int > intstack; teststack( doublestack, 1.1, 1.1, "doublestack" ); 44 teststack( intstack, 1, 1, "intstack" ); return 0; } // end main fig11_04.cpp (2 of 2) 18 9

10 Pushing elements onto doublestack Stack is full. Cannot push 6.6 Popping elements from doublestack Stack is empty. Cannot pop 19 fig11_04.cpp output (1 of 1) Pushing elements onto intstack Stack is full. Cannot push 11 Popping elements from intstack Stack is empty. Cannot pop 類別樣版與非型態參數類別樣版非型態參數預設參數被當成 const 例如 : template< class T, int elements > Stack< double, 100 > mostrecentsalesfigures; 宣稱資料型態為 Stack< double, 100> 的物件型態參數預設型態例如 : template< class T = string > 10

11 類別樣版與非型態參數多載類別樣版特定型態的類別不符合一般的類別樣版例如 : template<> Class Array< Martian > { }; 樣版與繼承樣版與繼承有幾種關係類別樣版繼承一般類別一般類別繼承類別樣版產生的類別類別樣版繼承類別樣版產生的類別 11

12 樣版與夥伴 (friend) 函式類別樣版的 friend 關係全域函式其它類別的成員函式整個類別樣版與夥伴 (friend) 函式 friend 函式 template< class T > class X friend void f1(); f1() 是所有類別樣版產生之類別的 friend friend void f2( X< T > & ); f2( X< float > &) 只是 X< float > 的 friend, f2( X< double > & ) 只是 X< double > 的 friend, f2( X< int > & ) 只是 X< int > 的 friend, 12

13 樣版與夥伴 (friend) 函式 friend 函式 template< class T > class X friend void A::f4(); 類別 A 的成員函式 f4 是所有類別樣版產生之類別的 friend friend void C< T >::f5( X< T > & ); 成員函式 C<float>::f5( X< float> & ) 只會是 X<float> 的夥伴函式樣版與夥伴 (friend) 函式 friend 類別 template< class T > class X friend class Y; 類別 Y 是每一種類別的 friend friend class Z<T>; class Z<float> 只是類別 X<float> 的 friend. 13

14 樣版與靜態 (static) 成員非樣版類別 (Non-template class) 一個類別只存在一份靜態資料成員所有屬於同一類別的物件共用類別樣版所產生的每個類別有一份靜態資料成員靜態變數必須在檔案內初始化實作類別成員函式的檔案 14

c_cpp

c_cpp C C++ C C++ C++ (object oriented) C C++.cpp C C++ C C++ : for (int i=0;i