函數樣板 (Function Template) 與 類別樣板 (Class Template) 講師 : 洪安 1 資料結構與 C++ 程式設計進階班
為何需要通用函數? (1/2) int abs(int x) { return (x>0)?x:-x; 取名困難不好記 float fabs(float x) { return (x>0)?x:-x; complex cabs(complex x) { return (x>0)?x:-x; 2 資料結構與 C++ 程式設計進階班
為何需要通用函數? (2/2) int abs(int x) { return (x>0)?x:-x; [overloading] 同樣的東西為何要寫三次? float abs(float x) { return (x>0)?x:-x; complex abs(complex x) { return (x>0)?x:-x; 3 資料結構與 C++ 程式設計進階班
利用函數樣板來實現通用函數的理想 當有一組函數 : (1) 內容一樣 (2) 參數資料型態不同 把資料型態當參數傳過去 int abs(int x) { return (x>0)?x:-x; float abs(float x) { return (x>0)?x:-x; complex abs(complex x) { return (x>0)?x:-x; 建立函數模板 4 資料結構與 C++ 程式設計進階班
函數樣板的定義方式 關鍵字 1 int T abs( int T x) { 2 return (x>0)?x:-x; 3 函數模板 1 template <class T> 2 T abs( T x) { 3 return (x>0)?x:-x; 4 5 資料結構與 C++ 程式設計進階班
函數樣板的使用 1 template <class T> 2 T abs( T x) { 3 return (x>0)?x:-x; 4 5 int main() { 6 int a = 3; float b=-2.83; complex c(-5, -2) ; 7 cout << abs(a) << endl ; 8 cout << abs(b) << endl ; 9 cout << abs(c) << endl ; 10 system( pause ); 11 return 0; 12 6 資料結構與 C++ 程式設計進階班
編譯器到底做了甚麼? 1 template <class T> 2 T abs( T x) { 3 return (x>0)?x:-x; 4 5 int main() { 6 int a = 3; float b=-2.83; complex c(-5, -2) ; 7 cout << abs(a) << endl ; 8 cout << abs(b) << endl ; 9 cout << abs(c) << endl ; 10 int abs(int x) { return (x>0)?x:-x; 自動產生 float abs(float x) { return (x>0)?x:-x; 自動產生 7 資料結構與 C++ 程式設計進階班 complex abs(complex x) { return (x>0)?x:-x;
另一種函數樣板的使用 1 template <class T> 2 T abs( T x) { 3 return (x>0)?x:-x; 4 5 int main() { 6 // int a = 3; float b=-2.83; complex c(-5, -2) ; 7 cout << abs(3) << endl ; 8 cout << abs(2.83) << endl ; // T=?? 9 cout << abs(complex(-5, -2)) << endl ; 10 system( pause ); 11 return 0; 12 8 資料結構與 C++ 程式設計進階班
通用的 swap() void swap(int& x, int& y) { int temp=x; x=y; y=temp; void swap(double& x, double& y) { int main( ) { int a = 5, b =3 ; double d1=3.4, d2=5.6 ; swap(a, b); swap(d1, d2) swap(f1, f2) ; system( pause ); return 0; 9 資料結構與 C++ 程式設計進階班
通用的 print_arr void main( ) { int x[] = {1,2,3 ; double y[] = {1.1,2.2,3.3; print_arr(x, 3) ; // 印出 1 2 3 print_arr(y, 3); // 印出 1.1 2.2 3.3 system( pause ); return 0; 10 資料結構與 C++ 程式設計進階班
範例 : 通用的 max(a,b) [ 寫法一 ] template <class T> T max_kha (T a, T b) { return (a>b)?a:b; int main() { cout << max_kha(5, 3) << endl; cout << max_kha(-3.14, 5.2) <<endl; cout << max_kha(2.3, 5) <<endl ; // 可乎? system( pause ); return 0; 11 資料結構與 C++ 程式設計進階班
範例 : 通用的 max(a,b) [ 寫法二 ] template <class T1, class T2> T1 max(t1 a, T2 b) { return (a>b)?a:b; void main() { cout << max(5, 3) << endl; cout << max(-3.14, 5.2) <<endl; cout << max(5, 7.8) <<endl ; // 印出啥? 12 資料結構與 C++ 程式設計進階班
觀察 使用 Function Template 只是少打字而已, 可執行檔的大小並未減低 兩種不同型態的 input, 如何決定回傳值的型態? 13 資料結構與 C++ 程式設計進階班 From: http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/templates.html
[Note1]: template <class T> 的 scope template <class T> T abs(t x) {. template <class T> T max(t a, T b) {.. 樣板一 樣板二 14 資料結構與 C++ 程式設計進階班
[Note2]: 換不換行沒關係 template <class T> T abs(t x) {. template <class T> T abs(t x) {. 15 資料結構與 C++ 程式設計進階班
[Note3]: 樣板參數的宣告的變化 // type name 隨你取 template <class Atype> Atype abs(atype x) {. // class 可用 typename 取代 template <typename Atype> Atype abs(atype x) {. 16 資料結構與 C++ 程式設計進階班
[Note4]: template <.> 與函數定義間 不可有任何指令 template <class Atype> const int x=18 ; // error Atype abs(atype x) {. 17 資料結構與 C++ 程式設計進階班
[Note5]: 函數樣板與樣板函數 template <class T> T abs( T x) { return (x>0)?x:-x; 函數樣板 (Function Template) int abs(int x) { return (x>0)?x:-x; 18 float abs(float x) { return (x>0)?x:-x; 樣板函數 (Template Function) 產生函數 (Generated Function) frac abs(frac x) { return (x>0)?x:-x;
函數呼叫規則 (Rules of Function Invocation) ( 一 ) ( 請練習 ) template <class T> T add(t x, T y) { cout << F1 ; return x+y ; int add(int x, int y) { cout << F2 ; return x+y ; int main() { cout << add(3,8) << endl ; return 0; Q: 實際上呼叫了哪一個 function? 5_Practice.cpp 19 資料結構與 C++ 程式設計進階班
函數呼叫規則 ( 二 ) ( 請練習 ) template <class T1, class T2> T1 add(t1 x, T2 y) { cout << F1 ; return x+y ; int add(int x, int y) { cout << F2 ; return x+y ; int main() { cout << add(3.5, 8) << endl ; return 0; Q: 實際上呼叫了哪一個 function? 修改 5_Practice.cpp 20 資料結構與 C++ 程式設計進階班
函數呼叫規則 ( 三 ) template <class T> T add(t x, T y) { cout << F1 ; return x+y ; template <class T1, class T2> T1 add(t1 x, T2 y) { cout << F2 ; return x+y ; int main() { cout << add(3,8) << endl ; return 0; Q: 實際上呼叫了哪一個 function? 修改 5_Practice.cpp 21 資料結構與 C++ 程式設計進階班
為何需要通用類別 (Generic Class) // 你厭倦了為不同的 type 寫 class 嗎? class char_stack{ char data[10] ;... ; class int_stack {int data[10];... ; class complex_stack{complex data[10];...;... 我需要通用的 stack 類別 22 資料結構與 C++ 程式設計進階班
23 類別樣板 (Class Template) template <class T> class stack { private: int T data[10] ; int top, size ; public: stack():top(-1),size(10) { stack(const stack& s) { for (int i=0 ; i<10; i++) data[i] = s.data[i] ; top = s.top ; int T pop( ) { return data[top--] ; void push( Tint x) { data[++top] = x ; void print() { for(int i=0;i<top;i++) cout<<data[i]<<endl; ;
類別樣板的使用 int main( ) { stack<int> s1; s1.push(5) ;.. stack<float> s2 ; s2.push(3.14) ; stack<complex> s3 ;.. stack<int> s4(s1) ; Return 0; Q1: s1, s2 and s3 的資料型態為何? Q2: 編譯時會發生甚麼事? 24 資料結構與 C++ 程式設計進階班
定義在類別樣板外的成員函數 回想 class stack { private: int data[10] ; int top, size ; public: stack():top(-1),size(10) { int pop( ) { return data[top--] ; void push( int x) ; ; void stack::push( int x) { data[++top] = x ; 25 資料結構與 C++ 程式設計進階班
定義在類別樣板外的成員函數 template <class T> class stack {. void push(t x) ; // 如何定義 push() ; void stack::push(t x) { data[++top] = x; void stack<t>::push(t x) {data[++top] = x ; 26 正確版本 template <class T> void stack<t>::push(t x) {data[++top] = x ;
重新定義 Stack Template template <class T> class stack { private: T data[10] ; int top, size ; public: stack(); T pop( ); void push(t x); ; 27 資料結構與 C++ 程式設計進階班
課堂練習 (1/2) 測試 stack template:5_stack.cpp int main() { int i; stack<int> s1 ; for (i = 0 ; i<5; i++) s1.push(i) ; s1.print() ; stack<char> s2 ; for (i = 0 ; i<5; i++) s2.push('a'+i) ; s2.print() ; system("pause"); return 0; 28 資料結構與 C++ 程式設計進階班
課堂練習 (2/2) 通用二維座標 :5_2DPoint.cpp // 改寫為 class template 使 main 中的程式碼可以運作 class point { int x, y ; public: point(int a, int b) { x = a; y=b; void print() { cout << x << << y ; ; void main() { point<double> p1(3.5, 6.3) ; point<int> p2(3, 9) ; 29 資料結構與 C++ 程式設計進階班