《模板--类的再抽象》PPT课件.ppt

解析C+面向对象程序设计,第7章 模板类的再抽象,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,2,内容提要,STL标准模板库的形成原因 函数模板和模板函数 类模板与模板类 STL标准模板库的简单应用,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,3,7.1 标准模板库的设计问题 【例7-1】能否设计一个“通用函数”，该函数能对各种数据类型的数组（基本类型数组或对象数组）进行倒序？ 我们首先想到用已学知识-重载来解决该问题,提出问题,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,4,【例7-2】函数重载实现倒序。,/ example7_2.cpp /对整型数组地址begin到end-1的元素倒序 void Reverse(int* begin,int* end) /首尾元素交换 /然后begin指针增1，end指针减1 for(;begin!=end ,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,5,【例7-2】续,/对实型数组地址begin到end-1的元素倒序 void Reverse(float* begin,float* end) for(;begin!=end ,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,6,函数重载不仅方便用户对函数名的记忆，而且更主要的是完善了同一个函数的代码功能，给调用带来了许多方便。 它允许多个同名的函数存在，但同名的各个函数的形参必须有区别：要从形参的类型、个数或顺序几个方面来区分。,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,7,显然，如果需要处理所有数据类型的参数，则需要更多的代码进行函数重载。其冗余增加。,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,8,分析问题,从例7-2的代码可以看出，两个重载函数从算法上来看是一样的，整个程序的区别仅仅在于函数所处理数据类型的不同。如果可以将数据类型参数化，那么我们只需要编写一个函数，就可以解决各种数据类型数组的倒序问题，即函数模板。 下面介绍模板：,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,9,7.2 模板的概念,模板(Template) 使用参数化的C+类型创建相应的函数和类，分为两种类型： 函数模板（Function Template） 类模板（Class Template） 一个模板并非一个实实在在的类或函数，仅仅是一个类或函数的描述，是参数化的函数和类。,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,10,7.3 函数模板,先看一个例子,template T max(T a,T b) return (ab)?a:b; ,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,11,函数模板的定义,函数模板的定义格式,template () ,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,12,模板函数的生成,函数模板是对一组函数的描述，它以任意类型T为参数及函数返回值。 它不是一个实实在在的函数，编译系统并不产生任何执行代码。 当编译系统在程序中发现有与函数模板中相匹配的函数调用时，便生成一个重载函数，该重载函数的函数体与函数模板的函数体相同。,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,13,【例7-3】示例函数模板的定义，实现对不同数据类型数组进行排序。 /example7_3.cpp,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,14,/对任意类型数组地址begin到end-1的元素由小到大排序 template void Sort(T* begin,T* end) T* pi,*pj; for(pi=end;pibegin;pi-) for(pj=begin+1;pj*pj) /采用冒泡法排序 T temp; temp=*(pj-1); *(pj-1)=*pj; *pj=temp; ,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,15,7.4 类模板,类模板的定义：,template class ；,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,16,类模板中的成员函数的定义,可以放在类模板的定义体中（此时与类中的成员函数的定义方法一致） 也可以放在类模板的外部定义成员函数，此时成员函数的定义格式如下：,template :（） ,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,17,注意！,在类模板外定义成员函数时，每一个函数前均加上： template ,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,18,类模板的使用,利用类模板定义的只是对类的描述，它本身还不是一个实实在在的类。要定义类模板的对象（即实例），需要用下列格式的语句： 类模板名 类模板名 (实际参数表); 【例7-4】栈类模板的设计。设计如下的类图:,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,19,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,20,7.5 解决问题,下面我们可以来实现7.1节所提到的问题了。/example7_1.cpp /自定义函数模板，实现对任意类型数组倒序 template void Reverse(T* _F,T* _L) /_F表示首指针，指向首元素； /_L表示尾指针，指向最后一个元素。 for(; _F != _L ,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,21,定义嵌套类的语法格式为： class 外部类名 public: class 嵌套类名 ; ;,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,22,7.6 STL简介,一般而言，STL（Standard Template Library）作为一个泛型化的数据结构和算法库，并不牵涉具体语言（当然，在C+里，它被称为 STL）。也就是说，如果条件允许，用其他语言也可以实现。这里所说的条件，主要是指类似于“模板”这样的语法机制。,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,23,STL与C+标准函数库,STL是最新的C+标准函数库中的一个子集，这个庞大的子集占据了整个库的大约80%的分量。而作为在实现STL过程中扮演关键角色的模板则充斥了几乎整个C+标准函数库。在这里，我们有必要看一看C+标准函数库里包含了哪些内容，其中又有哪些是属于标准模板库（即STL）的。,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,24,图7-2 STL和C+标准函数库,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,25,使用STL,1.适配器（adapter） 适配器是用来修改其他组件接口的STL组件，是带有一个参数的类模板（这个参数是操作的值的数据类型）。STL定义了3种形式的适配器：容器适配器，迭代器适配器，函数适配器。,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,26,2.泛型算法（algorithm） 包含头文件#inlcude 。标准库为容器类型定义的操作很少，并没有为每个容器实现更多的操作。因为这部分操作可以抽象出来为所有的容器工作，那就是泛型算法。所谓“泛型”是指这些算法可以应用于多种容器类型上，而容器内的元素类型也可以多样化。 【例7-5】reverse()和copy()算法的使用。 【例7-6】find(),search()和count()算法的使用 【例7-7】sort(),merge()和includes()算法的使用。,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,27,3.迭代器（itertor） 包含头文件#include。迭代器实际上是一种泛化指针，如果一个迭代器指向了容器中的某一成员，那么迭代器将可以通过自增自减来遍历容器中的所有成员。迭代器是联系容器和算法的媒介，是算法操作容器的接口。在运用算法操作容器的时候，我们常常在不知不觉中已经使用了迭代器。 【例7-8】迭代器的使用。,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,28,4.函数对象（functor或者funtion objects） 需包含头文件#include 。 函数对象又称之为仿函数。函数对象将函数封装在一个对象中，使得它可作为参数传递给合适的STL算法，从而使算法的功能得以扩展。可以把它当作函数来使用。用户也可以定义自己的函数对象。下面让我们来定义一个自己的函数对象。 【例7-9】函数对象的使用。,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,29,应用举例,【例7-10】利用STL提供的容器和算法，重新实现7.1节提到的问题。,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,30,7.7 举一反三,【例7-11】设计一个模板类，用于对一个有序数组采用二分法查找元素并给出下标。 【例7-12】利用STL提供的容器和算法，对一组单词，求开头字母为“S”的单词个数。,2019/7/22,第7章模板-类的再抽象,31,本章小结,本章从重载机制的不足引出模板的原理。模板分为函数模板和类模板, 函数模板是对一组函数的描述，它以任意类型T为参数及函数返回值。类模板是对一批仅有成员数据类型不同的类的抽象，程序员只要为这一批类所组成的整个家族创建一个类模板。并通过对函数模板和类模板的编写应