Microsoft PowerPoint - 10 模板 Template.pptx

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1 模板 Tempalte

2 泛型编程的需要 Why Templates? 设想你对整数类型实现了一个排序算法 : void sort(int *is,int n); 用该函数可以对实 复数或工资单排序吗? 模板可以复用源代码 - 泛型编程. inline void Swap( int &x, int &y){ int t = x; x = y; y =t; inline void Swap(double &x, double &y){ double t = x; x = y; y =t;

3 void f(){ int a=3,b = 5; double x= 2.4, y= 9; char c = C,, e = L ; Swap(a,b); Swap(x,y); Swap(c,e); // 错! Why Templates?

4 Function Templates inline void Swap(double &x, double &y){ double t = x; x = y; y =t; template <class T> void Swap( T &x, T &y){ T t = x; x = y; y =t; 模板头

5 struct student{ ; string name; int age; void f(){ Function Templates string s1( Li ),s2( Wang ); student stu1,stu2; swap(s1,s2); swap(stu1,stu2);

6 Function Templates The format for declaring a function template is: template <class T> void Swap( T &x, T &y){ T t = x; x = y; y =t; 模板头

7 Function Templates To invoke a function template, we use:

8 Function Templates It is also possible to invoke a function template without giving an explicit type. 模板类型参数可以从实际参数类型推断出来

9 Function Templates Templates can also specify more than one type parameter. For example:

10 Class templates Class templates are also possible, in much the same way we have written function templates: #include <iostream> using namespace std; template <typename T> class Point { private: T x, y; public: Point(const T u, const T v) : x(u), y(v) { T getx() { return x; T gety() { return y; ; int main() { Point<float> fpoint(2.5, 3.5); cout << fpoint.getx() << ", " << fpoint.gety() << endl; return 0;

11 Class templates To declare member functions externally, we use the following syntax: for example, getx could have been declared in the for example, getx could have been declared in the following way:

12 Templates 在函数和类的前面加上模板头 : 关键字 template 和 < 模板参数表 >, 即 :template < 模板参数表 > 简单的方法是先写出普通函数或类, 然后将其转换为模板 :1) 加模板头 2) 代码中的元素类型换成模板中的参数类型 注意在类模板体外成员函数定义时, 一定要说明模板类型 类模板也称为模板类

13 向量 ( 数组 ) class Vector{ public: Vector( int celements ); ~Vector() {delete[] _ielements; int& operator[]( int nsubscript ); private: ; int *_ielements; int _iupperbound; Vector:: Vector(int celements ){ _ielements = new int[celements]; _iupperbound = celements; int& Vector:: operator[]( int nsubscript ){ if(nsubscript >=0&&nSubscript <_iupperbound) return _ielements[nsubscript ];

14 向量 ( 数组 ) int main(){ Vector v( 10 ); // 整数向量 ( 数组 ) for( int i = 0; i < 10; ++i ) v[i] = i; v[2] = 34.56; // 错 :Vector 只能存放整数 return v[0]; 这个 Vector 只能存放整数, 加入需要一个存放 student 的向量呢?

15 向量 ( 数组 ) 模板 class Vector{ public: Vector( int celements ); ~Vector() { delete _ielements; int& operator[]( int nsubscript ); private: int *_ielements; int _iupperbound; ;

16 向量 ( 数组 ) 模板 template <class T> class Vector{ public: Vector( int celements ); ~Vector() { delete _ielements; T & operator[]( int nsubscript ); private: T *_ielements; int _iupperbound; ;

17 向量 ( 数组 ) 模板 Vector::Vector( int celements ){ _ielements = new int[celements]; _iupperbound = celements; template <class T> Vector <T> ::Vector( int celements ){ _ielements = new T[cElements]; _iupperbound = celements; 类模板的类型是 Vector<T>

18 向量 ( 数组 ) 模板 int& Vector ::operator[]( int nsubscript ){ if ( nsubscript >= 0&&nSubscript<iUpperBound ) return _ielements[nsubscript]; else{ throw std::out_of_range("out_of_range]"); template <class T> T & Vector<T> ::operator[]( int nsubscript ){ if ( nsubscript >= 0&&nSubscript<iUpperBound ) return _ielements[nsubscript]; else{ throw std::out_of_range("out_of_range]");

19 向量 ( 数组 ) 模板 #include <string> int main(){ Vector<int> v( 10 ); for( int i = 0; i < 10; ++i ) v[i] = i; // 实例化模板 Vector<string> s( 10 ); s[2] = hello! ; s[4] = s[2]; return v[0];

20 模板实例化 / Template Instantiation 由类模板 ( 模板类 ) 通过指定模板参数类型, 得到一个具体的类的过程 如 Vector<int> 模板实例化是由编译器完成的, 与程序员无关 如果模板实例化过程中, 发现某个模板实参不能提供模板所要的语义时, 将产生编译错误 如 : max(stu1,stu2); // 如果 stu1,stu2 对应类型没有重载 > 运算符, 则编译出错

21 模板参数 / template parameters Template Parameters/ 模板参数分为类型模板参数和非类型模板参数 如上 2 个例子中的 T. 类型模板参数用来参数化一个类型, 非类型模板参数用来参数化一个常量 类型模板参数由关键字 typename 或 class 和参数名构成, 非类型模板参数与一般函数参数一样, 由普通类型和参数名构成

22 模板参数 / template parameters template <typename T,int size=20> class Vector{ public: Vector(): _iupperbound(size){; T & operator[]( int nsubscript ); private: T _ielements[size]; int _iupperbound; ;

23 非类型模板参数必须是常量表达式 因为模板实例化是编译期行为 int i= 6; Vector<int, 45> intvec; //OK Vector<int, i> intvec2; //Error

24 缺省模板参数 参数象普通函数参数有缺省参数一样, 模板也有缺省模板 template <typename T = int> class Vector{ public: Vector( int celements ); ~Vector() { delete[] _ielements; T & operator[]( int nsubscript ); private: T *_ielements; int _iupperbound; ;

25 类型等价 / Type Equivalence 对于一个模板, 给它不同的模板参数, 将产生不同的模板实例化类型 同样的模板参数将生成同样的类型 String<char> s1; String<unsigned char> s2; String<int> s3; typedef unsigned char Uchar; String<Uchar> s4; Buffer<char,10> b2; Buffer<char,2010> b3; 不同 不同 相同

26 类型等价 / Type Equivalence 同一模板生成的不同类型的变量当然不能相互赋值. String<unsigned char> s2; String<Uchar> s4; Buffer<char,10> b2; Buffer<char,2010> b3; s4 = s2 ; // 可以 b3 = b2 ; // 错!

27 模板专门化 /template specialization 通过提供一个模板的不同定义, 并由编译器在使用时根据提供的模板参数, 选择一个合适的定义. 称为模板的专门化或特化.

28 模板专门化 /template specialization #include <iostream> using namespace std ; template <class T> T max(t a, T b) { return a > b? a : b ; int main(){ cout << "max(10, 15) = " << max(10, 15) << endl ; cout << "max('k', 's') = " << max('k', 's') << endl ; cout << "max(10.1, 15.2) = " << max(10.1, 15.2) << endl ; cout << "max(\"aladdin\", \"Jasmine\") = " << max("aladdin", "Jasmine") <<endl ; return 0 ; max(10, 15) = 15 max('k', 's') = s max(10.1, 15.2) = 15.2 max("aladdin", "Jasmine") = Aladdin

29 模板专门化 /template specialization #include <iostream> #include <cstring> using namespace std ; //max returns the maximum of the two elements template <class T> T max(t a, T b){ return a > b? a : b ; // Specialization of max for char* template <> char* max(char* a, char* b){ return strcmp(a, b) > 0? a : b ; int main(){ // max(10, 15) = 15 max('k', 's') = s max(10.1, 15.2) = 15.2 max("aladdin", "Jasmine") = Jasmine

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31 Standard Template Library (STL) container classes : lists, maps, queues, sets, stacks, and vectors. Algorithms : sequence operations, sorts, searches, merges, heap operations, and min/max operations.

32 #include <iostream> #include <set> #include <algorithm> using namespace std; int main() { set<int> iset; iset.insert(5); iset.insert(9); iset.insert(1); iset.insert(8); iset.insert(3); cout << "iset contains:"; set<int>::iterator it; for (it=iset.begin(); it!= iset.end(); it++) cout << " " << *it;cout << endl; int searchfor; cin >> searchfor; if (binary_search(iset.begin(), iset.end(), searchfor)) cout << "Found " << searchfor << endl; else cout << "Did not find " << searchfor << endl; return 0;

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35 #include <iostream> #include <algorithm> using namespace std; void printarray( const int arr[], const int len) { for ( int i=0; i < len; i++) cout << " " << arr[i]; cout << endl; int main() { int a[] = {5, 7, 2, 1, 4, 3, 6; sort(a, a+7); printarray(a, 7); rotate(a,a+3,a+7); printarray(a, 7); reverse(a, a+7); printarray(a, 7); return 0;

36 作业 实现一个较为完整的向量类模板 Vector 实现一个函数模板, 求三个可以比较大小的变量的最大值