《C模板简介》PPT课件.ppt

STL（ Standard Template Library）,泛型编程（Generic Programming）,代码复用,第6章 模板,6.1 模板概述,6.2 函数模板,6.3 类模板,6. 4 标准模板库,若一个程序的功能是对某种特定的数据类型进行处理，则可以将所处理的数据类型说明为参数，以便在其他数据类型的情况下使用。,6.1 模板概述(Templates),通过模板可以产生类或函数的集合，使它们操作不同的数据类型，从而避免需要为每一种数据类型产生一个单独的类或函数。,泛型编程（generic programming） 模板用于表达逻辑结构相同，但具体 数据元素类型不同的数据对象的通用行为。,6.1 模板概述,模板是支持参数化程序设计的工具， 实现参数的多态性 将程序要处理的对象的类型参数化， 使程序可以处理不同类型的对象；,C+提供两种模板机制： 函数模板 类模板,6.2 函数模板,考虑求两参数之中大值函数：max ( a , b ) 对 a , b 的不同类型，都有相同的处理形式： return ( a b ) ? a : b ;,用已有方法解决对不同数据类型处理：,（1）宏替换 # define max ( a , b ) ( a b ? a : b） 问题 避开类型检查,（2）重载 问题 需要许多重载版本,（3）使用函数模板,6.2 函数模板,重载函数通常基于不同的 数据类型实现类似操作; 对不同数据类型的操作完全相同， 用函数模板实现更为简洁方便; C+提供的函数模板可定义一个对任何类型变量进行操作的函数，从而大大增强了函数设计的通用性。,int max ( int a , int b ); int max (char a, char b); . Box max (Box a , Box b );,template T max ( T a , T b ) return a b ? a : b ; ,return ( a b ) ? a : b ;,template ,声明模板中使用的类型参数。形式:,6.2.1 模板说明,类型形式参数的形式为： typename T1 , typename T2 , , typename Tn 或 class T1 , class T2 , , class Tn,类型参数,template template template ,template T max ( T a , T b ) return a b ? a : b ; ,template 类型 函数名 （ 形式参数表 ） 语句序列 ,函数模板定义由模板说明和函数定义组成。 模板说明的类型参数必须在函数首部中至少出现一次 函数参数表中也可以使用一般类型参数. template T max ( T a , int n ),6.2.2 函数模板定义,template T max ( T a , T b ) return a b ? a : b ; ,#include template T max ( T a , T b ) return a b ? a : b ; void main ( ) cout “ max ( 3 , 5 ) is “ max ( 3 , 5 ) endl ; cout “ max ( y , e ) is “ max ( y , e ) endl ; cout “ max ( 9.3 , 0.5 ) is “ max ( 9.3 , 0.5 ) endl ; ,例1 简单函数模板应用,函数模板,int max ( int a , int b ) return a b ? a : b ; ,由实参类型实例化,char max ( char a , char b ) return a b ? a : b ; ,double max ( double a , double b ) return a b ? a : b ; ,编译器生成的 模板函数,程序执行时 匹配不同的版本,类型实参与类型形参必须严格匹配 template T max ( T a , T b ) return a b ? a : b ; ,6.2.3 函数模板参数匹配,max ( i1 , i 2) ; / max max ( c1 , c2 ) ; / max max ( i , c ) ; / error max ( f , d ) ; / error max( str1, str2); / char str110,str210 max (b1, b2); /Box b1, b2;,模板类型不能提供 类型的隐式转换,显式指定模板类型参数 可以实现类型转换,max(3, a); max(f, d);,int max ( int a , int b ) return a b ? a : b ; ,寻找和使用最符合函数名和参数类型的函数; 寻找一个函数模板，将其实例化产生一个匹 配的模板函数，若找到则调用它； 寻找可以通过类型转换进行参数匹配的函数; 如果按以上步骤均未能找到匹配函数， 则调用错误。 如果调用有多于一个的匹配选择， 则调用匹配出现二义性。,6.2.4 重载函数模板,template T Max( const T a, const T b ) return ab ? a : b ; template T Max( const T a, const T b , const T c) T t ; t = Max(a, b) ; return Max ( t, c ) ; int Max( const int a , const char b ) return ab ? a : b ; void main ( ) Max(9.3, 0.5); Max(9, 5, 23) ; Max(a,b,c); Max(1, 1); Max(“lelele”,”hahaha”); ,例3 重载函数模板示例,int Max( const int a , const char b ) return ab ? a : b ; ,template T Max( const T a, const T b , const T c) T t ; t = Max(a, b) ; return Max ( t, c ) ; ,template T Max( const T a, const T b ) return ab ? a : b ; ,重载函数模板,用普通函数 重载函数模板,函数模板练习,template void Swap (T &x, T &y) template void Swap ( Type *a , Type *b ),编写交换两个数据的函数模板,交换两个int型变量中的数据 交换两个char型变量中的数据 交换两个字符串,函数模板练习,template T min(T a ,int n) T min=a0; for( int i=1;iai) min = ai; return min; ,编写一个对具有n个元素的数组a 求最小值的程序，要求将求最小值的函数设计成函数模板。,函数模板作业,template void Sort ( T *a , int size ) T temp ; ,排序法的函数模板,void Sort ( int *array , int size ); /Sort void Sort ( double *array , int size ); /Sort void Sort ( char * carray , int size ); /Sort void Sort ( char *name , int size ); /Sort void Sort ( string * name , int size ); /Sort void Sort ( Box *boxes , int size ); /Sort,函数模板作业,1. 用函数模板方式设计一个函数模板sort， 采用插入排序方式对数据进行排序 可对整数序列、字符序列进行排序。 可对盒子数组、字符串数组进行排序。 2.设计函数模板实现折半查找算法binSearch 在大小为n的数组arr中查找值为Key的元素 返回查找结果（找到为下标，没找到-1） int binSearch( T arr, int n, T key),模板,函数模板,类模板,对象,模板 函数,模板 类,类模板实际上是函数模板的推广。 类模板用于实现类 所需数据的类型参数化 类模板主要用于数据存储（容器）类。 类模板在表示数据结构如数组、表、图等显得特别重要， 他们表示和算法不受所包含的元素类型的影响。,6.3 类模板,类模板 类型为T的数组数据,类定义 int类型数组,类定义 string类型数组,类定义 Box类型数组,类定义 Employee*类型数组,/安全整形数组 class Array public : Array ( int s ) ; Array ( ) ; int,template class Array public : Array ( int s ) ; Array () ; const T,例4 一个数组类模板,数据成员是T 类型指针,类模板由模板说明和类说明构成,template 类声明,例如,template class TClass public: / TClass的成员函数 private : Type DateMember ; / ;,类属参数必须至少 在类说明中出现一次,6.3.1 类模板与模板类,类模板的声明与定义,template class 类名 /类说明 ； template 返回类型 类名 类型名: 成员函数1 （形参表） /成员函数定义体 。 template 返回类型 类名 类型名: 成员函数n （形参表） /成员函数定义体 ,类模板的成员函数是函数模板,Array,template Array :Array (int s) size = (s 1 ) ? s : 1 ; element = new T size ; template Array : Array() delete element ; template const T ,例4 一个数组类模板,template class Array public : Array ( int s ) ; virtual Array () ; virtual const T,#include #include “Array.h“ void main() Array IntAry( 5 ) ; for (int i = 0; i DouAry( 5 ) ; for ( i = 0; i 5; i + ) DouAry.set ( i, (i+1)*0.35 ) ; cout “Double Array : n“ ; for ( i = 0; i 5; i + ) cout DouAry.get(i) t ; coutendl; ,例4 一个数组类模板,class Array public : const int ,class Array public : const double ,使用类模板的方法 (1).在程序开始或头文件中说明类模板 的定义。 (2).在适当的地方创建一个模板类 的实例， 即一个模板类定义，同时创建该 模板类对象。 (3). 使用对象调用成员函数。 其实参类型与模板类规定的类型一致。,6.3.1 类模板与模板类, ；,template class . ；,函数的形式参数类型可以是类模板 或类模板的引用, 实参为该类模板实例化的模板类对象. 当一个函数拥有类模板参数时， 这个函数必定是函数模板 .,6.3.2 类模板作函数参数,template void Array :operator=( const Array ,一个用 Array 作参数的函数模板,6.3.2 类模板作函数参数,注意： 模板的声明和定义必须在同一文件中， 否则产生连接错误！,一个类模板在类层次结构中 既可以是基类也可以是派生类： 类模板可以从模板类派生 类模板可以从非模板类派生 模板类可以从类模板派生 非模板类可以从类模板派生,6.3.3 类模板与继承,template class Array public : Array ( int s ) ; virtual Array () ; virtual T,从类模板Array派生一个安全数组类模板BoundArray,6.3.3 类模板与继承,template class Array,template class BoundArray : public Array public : BoundArray ( int low = 0, int height = 1 ) ; T,从类模板Array派生一个安全数组类模板BoundArray,6.3.3 类模板与继承,作业,1.编写并使用安全数组类模板BoundArray，要求： 1）从数组类模板Array派生而来： 2）包括对数组进行排序和查找的方法。 3）重载、, BoundArray, BoundArray和BoundArray,作业,2。用类模板方式设计一个栈类stack，其中数据存储结构用动态数组实现，类中包含两个私有数据成员：T* s（存放栈元素）和top（栈顶元素下标），至少包含3个公有成员函数：push（元素入栈）、pop（元素出栈）和stackempty（判断栈是否为空），并建立一个整数栈，一个字符栈和学生栈测试模板。,链表-结构体1,struct Stu int num; string name; double score; Stu * next; ; Stu* Create( ); / 创建链表 void Add( Stu / 删除链表,链表类2,class Stu; class StuNode public: StuNode( ); StuNode( ); void print(); static StuNode *pHead; static int count; private: Stu s; StuNode* pnext; ,StuNode* Create( ); void Delete( ); void Add( StuNode,链表类3,class Stu; class StuNode /节点类 public: StuNode( ); StuNode( ); void print() const; StuNode* nextNode( )const; void insertAfter( StuNode ,/链表类 class StuList public: StuList( ); StuList( ); void creat( ); void delete( ); void Add( Stu ,链表类模板4,template class Node / 结点类模板 public: Node* pNext; T data ; Node( const T,链表类模板4,template class List public: List( ); List( ); void Add( Node,6.4 标准模板库(STL) （Standard Template Library）,STL包括： 容器、迭代器、算法等,6.4.1 容器(container),容器是存储数据的一种方式 容器分类： 顺序容器 关联容器和容器适配器 顺序容器： vector