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计算机技术与软件资格(水平)考试 培训讲座C+程序设计1 C+对面向过程功能的增强(1) 引用引用是给变量起一个别名，换句话说，是使新变量和原变量共用一个地址。“引用”通过运算符 & 来表示。例1 int n=50;int & rn=n;rn=rn+10;cout”n=”nendl; /输出 n=60n=n+30;cout”rn=”rnendl; /输出 rn=90(2) 使用新的动态内存分配函数即用new 和 delete取代C语言中的malloc()和free()。new 用于进行动态内存分配，即给一个动态变量分配内存。形式为：p=new typesize；其中type 是一个数据类型名，p是指向该类型的指针。size是分配数量。比如#include void main() int *p; p=new int; *p=25; /*p是一个动态整型变量 cout*pendl; delete p; p=new int6; /p指向包含6个整型数组元素的内存区域 *(p+1)=25; /数组元素p1=25 cout*(p+1)endl; delete p; delete用于撤消new所分配的内存，形式为：delete p；或 delete p；(3)重载函数重载函数：函数名相同，参数类型或参数个数不同。例2 #include int max(int a, int b) return ab?a:bint max(int a, int b, int c) int t=max(a,b) return max(t,c)void main() coutmax(2,3)endl;coutmax(2,3,8)endl;(4)函数缺省参数缺省参数就是在参数列表中给出参数的缺省值。例如，上述例2中，2个重载函数可以合并成一个带缺省参数的求3个整数的最大数的函数，其原型为：int max(int a,int b,int c=-32768);若从2个数（2，3）中求大数，使用调用表达式：max(2,3)若从3个数（2，3，8）中求大数，使用调用表达式：max(2, 3, 8)注意：缺省参数必须放在参数序列的最后。若一个缺省参数需要指明一个特定值，则在其之前的所有参数都必须赋值。重载函数和缺省参数一起使用时，要避免二义性。例 “2006年下半年软件设计师试题” 在C+语言中，若类C中定义了一个方法int f(int a，int b)，那么方法 (33) 不能与该方法同时存在于类C中。(33)Aint f(int x，int y) Bint f(float a，int b)Cfloat f(int x，float y) Dint f(int x，float y)2 类和对象在C+中，类是一种用户自定义的数据类型，它既包括数据（数据成员），也包括对数据的操作（成员函数），类把数据和操作封装为一个整体。可以使用类名去说明对象（即类的实例化）。注：在C+中，常用的“用户自定义的数据类型”有三种：结构型(struct)、枚举型(enum)、类(class)。知识要点：(1) 构造函数构造函数是类的成员函数；其函数名与类名相同；无返回类型；在类的对象创建时被自动调用；构造函数可以重载。(2) 析构函数析构函数是类的成员函数；其函数名与类名相同，但前面冠有；无返回类型；没有参数；在对象的生存期结束时被自动调用；析构函数可以缺省。(3) 拷贝构造函数(复制构造函数)拷贝构造函数是类的成员函数；其函数名与类名相同；无返回类型；参数的类型为“类的引用”，而且只有一个参数；使用该类的一个对象去初始化另一个对象时被自动调用；拷贝构造函数可以缺省。(4) 类作用域说明类时所使用的一对花括号形成“类作用域”。类作用域运算符为“:”。“类名:”表示其后的成员是在“类名”中说明的。“类名: 成员名” 称为 “成员名限定”。类中也可以只对成员函数进行声明（无函数体），然后在程序的其它地方定义这些成员函数的实现，函数的实现形式为：返回类型 类名:成员函数名（参数） 函数体(5) 类成员的访问权限 private:私有成员，只有该类的成员函数可以访问。 public: 公有成员，任何函数都可以访问。 protected: 保护成员，在类的继承层次结构中，基类的保护成员，对派生类的成员函数而言，它是公有成员，可以被访问；对其他函数而言，它是私有成员，不能被访问。(6) this指针当一个成员函数被调用时，系统自动向它传递一个隐含的指针参数，用this来表示。该指针指向调用该函数的对象。(7) 对象成员如果一个类的数据成员是另一个类的对象，则称该数据成员为对象成员。对象成员的初始化必须采用“成员初始化列表”来完成。例3 class Aprivate:int val;public:A(int i) val=i; ;class Bprivate:A a1,a2;int data;public:B(int i,int j,int k):a1(i),a2(j) data=k; ;其中冒号后由逗号隔开的项“:a1(i),a2(j)”即为成员初始化列表。对基本数据类型的成员的初始化也可以在成员初始化列表中进行。例如：B(int i,int j,int k):a1(i),a2(j),data(k);例4 #include class Point public: Point(int x, int y) X=x;Y=y; / Point构造函数Point(Point &p)X=p.X; Y=p.Y; /Point拷贝构造函数void print()cout(X“,”Y“)”endl; Point() /Point析构函数 private:int X,Y;void main() Point p1(1,1); p1.print(); Point p2(p1); p2.set(3,2); p2.print();上述程序先构造了一个Point类，此类中有: 两个私有成员X，Y， 构造函数Point， 拷贝构造函数Point， 析构函数 Point, 成员print。在主函数中，定义了两个对象 p1和p2。例5 “2006年下半年程序员试题” 类的构造函数被自动调用执行的情况发生在定义该类的 (42) 时。 (42) A.成员函数B.数据成员 C.对象 D.友元函数 例6 “2005年下半年程序员试题” P10(6) 说明 类Stock的定义中有三处错误，分别在代码的第04、06、10行。请补齐下述代码中的空缺1，修改错误并给处修改后该行的完整代码，最后完善程序运行后的输出结果。C+ 代码 01 #include 02 using namespace std; 03 class Stock 04 protected: 05 Stock( ) shares=0; share_val=0.0; Output(); 06 Stock(int n=0,double pr=3.5): (1) /初始化shares 值为n 07 share_val=pr; 08 Output(); 09 ;10 void Stock(); 11 void Output()cout shares : share_val endl; 12 public: 13 /成员函数14 private:15 / 成员变量16int shares; 17double share_val; 18 ;1920 void main() /构造三个Stock 对象a，b，c21 Stock a(1);22 Stock b;23 Stock c = Stock();24 /其他代码省略，且代码无输出25 程序运行后的输出结果为：1:3.5_(2)_(3)_ 3 继承和派生类继承是父类和子类之间共享数据和方法的机制。一个子类可以继承它的父类中的属性和操作，子类还可以定义自己的属性和操作。在一个面向对象系统中，子类和父类之间的继承关系构成了这个系统的类层次结构。在C+中，父类称为基类，子类称为派生类。 知识要点：(1) 公有派生的访问权限： 基类的公有成员在派生类中是公有的。 基类的保护成员在派生类中是保护的。 基类的私有成员在派生类中是不可以访问的。(2) 私有派生的访问权限： 基类的公有成员在派生类中是私有的。 基类的保护成员在派生类中是私有的。 基类的私有成员在派生类中是不可以访问的(3) 保护派生的访问权限： 基类的公有成员在派生类中是保护的。 基类的保护成员在派生类中是保护的。 基类的私有成员在派生类中是不可以访问的。注意：访问权限为公有的，在类内和(在类外建立的)类的对象都可以访问;访问权限为保护的，在类内可以访问,但类的对象不可以访问;访问权限为私有的，在类内可以访问,但类的对象不可以访问。例7 “2006年上半年软件设计师试题”已知3个类O、P和Q，类O中定义了一个私有方法F1、一个公有方法F2和一个受保护的方法F3：类P和类Q是类O的派生类，其继承方式如下所示：class P : protected O ;class Q : public O ;关于方法F1的描述中正确的是 (34) ；关于方法F2韵描述中正确的是 (35) ；关于方法F3的描述中正确的是 (36) 。(34)A方法F1无法被访问B只有在类O内才能访问方法F1C只有在类P内才能访问方法F1D只有在类Q内才能访问方法F1(35)A类O、P和Q的对象都可以访问方法F2B类P和Q的对象都可以访问方法F2C类0和Q的对象都可以访问方法F2D只有在类P内才能访问方法F2(36)A类0、P和Q的对象都可以访问方法F3B类0、P和Q的对象都不可以访问方法F3C类0和Q的对象都可以访问方法F3D类P和Q的对象都可以访问方法F3。解析：此例写成C+代码为#include class Oprivate:void F1() public:void F2() F1(); protected:void F3() ;class P: protected O ;class Q: public O ;void main() O o1;P p1;Q q1;o1.F2();p1.F2(); /错误。函数F2()是类P的保护成员，只能在类P内才能访问（即由类P的其它成员函数访问之），而不能在main函数中访问。q1.F2();(4) 派生类的构造函数 在派生类中继承的基类成员的初始化，需要由派生类的构造函数调用基类的构造函数去完成，形式为冒号后跟着“成员初始化列表”。构造函数的调用顺序：先调用基类的构造函数，然后调用派生类的构造函数。(5) 派生类的析构函数 析构函数的调用顺序和构造函数的调用顺序正好相反，即先调用派生类的析构函数，然后调用基类的析构函数。例8#include class Point public: Point(int x, int y) X=x; Y=y; Point(Point &p) X=p.X; Y=p.Y;void print()cout(X“,”Y“)”endl; Point() private:int X,Y;class Line : public Point private: int K; public: Line(int x,int y,int k):Point(x,y)K=k; /构造函数Line(Line &s) : Point(s) K=s.K; /拷贝构造函数; void print() cout “直线经过点”; Point:print(); cout “斜率为：k=” K endl; Line() /析构函数;void main() Line L1(1,1,2); L1.print(); Line L2(L1); L2.set(3,2,1); L2.print();上述程序中，Line类在公有继承Point类的基础上，又引入了新的成员和成员函数，其中有：私有成员K，构造函数Line，拷贝构造函数Line，析构函数 Line, 成员函数print。 Line类通过在平面上的一点和斜率描述平面坐标中的直线对象。例9 2005年软件设计师上午试题 已知3个类O、P和Q，类O中定义了一个私有方法F1和一个公有方法F2；类P中定义了一个公有方法F3，类P为类O的派生类，类Q为类P的派生类，它们的继承方式如下所示：class P: public O ;class Q: private P ;在关于类P的描述中正确的是 (43) ；在关于类Q的描述中正确的是 (44) 。+-P+F3O-F1+F2Q(43) A.类P的对象可以访问F1，但不能访问F2 B.类P的对象可以访问F2，但不能访问F1 C.类P的对象既可以访问F1，也可以访问F2 D.类P的对象既不能访问F1，也不能访问F2(44) A.类Q的对象可以访问F1、F2、和F3 B.类Q的对象可以访问F2和F3，但不能访问F1C.类Q的成员可以访问F2和F3，但不能访问F1D.类Q的成员不能访问F1、F2和F3例10 “软件设计师试题”p24 (47) 类的实例化过程是一种实例的合成过程，而不仅仅是根据单个类型进行的空间分配、初始化和绑定。指导编译程序进行这种合成的是 (47) 。 (47)A.类层次结构 B.实例的个数 C.多态的种类 D.每个实例的初始状态4 C+的重载、虚函数与多态性多态性：不同的对象收到同一消息 “对象名.函数名(参数)” ， 可以产生不同的结果，称为多态性。多态性又被直观地称为“一个名字，多个函数”。C+支持两种多态性：“编译时的多态性”（即静态绑定或静态联编，主要通过使用重载函数获得）和“运行时的多态性”（即动态绑定或动态联编，通过使用继承和虚函数获得）。4.1重载函数：函数名相同，参数类型或参数个数不同。(见1)4.2虚函数虚函数：用关键字 virtual修饰的函数。在类层次结构中，派生类的某一成员函数，若其函数名、参数类型、参数个数、返回类型与基类中的一个虚函数完全相同，则无论是否为该成员函数使用virtual ,它都将成为虚函数。当通过一个基类类型的指针（或引用）调用一个虚函数时，采用动态联编。但是，在通过一个对象访问虚函数时，则使用静态联编。包含有纯虚拟函数的类称为抽象类。纯虚拟函数的形式为：virtual （）=0；可以说明抽象类的指针（或引用），但不能说明抽象类的对象。例11 “2004年下半年程序员试题” 【说明】以下程序的功能是计算三角形、矩形和正方形的面积并输出。程序由4个类组成：类Triangle, Rectangle和Square分别表示三角形、矩形和正方形；抽象类Figure提供了一个纯虚拟函数getArea（），作为计算上述三种图形面积的通用接口。【C+程序】#include #include class Figurepublic:virtual double getArea()=0;/纯虚拟函数，无函数体，用“=0”代替函数体。;class Rectangle: （1）protected:double height;double width;public:Rectangle();Rectangle(double height, double width)this-height=height;this-width=width;double getArea()return （2） ; ;class Square: （3）public:Square(double width) （4） ;class Triangle: （5）double la;double lb;double lc;public:Triangle(double la ,double lb,double lc)this -la=la; this-lb=lb; this-lc=lc;double getArea()double s=(la + lb+ lc)/2.0;return sqrt(s * (s-la) * (s-lb) *(s-lc);void main()Figure * figures3=new Triangle(2,3,3), new Rectangle(5,8),new Square(5) ;for (int i=0;i3;i+)coutfiguresiarea=getArea()endl;完整的程序如下：#include #include class Figurepublic:virtual double getArea()=0;class Rectangle: public Figureprotected:double height;double width;public:Rectangle();Rectangle(double height, double width)this-height=height;this-width=width;double getArea()return height * width ; ;class Square: public Rectanglepublic:Square(double width)this-height = this-width= width ;class Triangle: public Figuredouble la;double lb;double lc;public:Triangle(double la ,double lb,double lc)this -la=la; this-lb=lb; this-lc=lc;double getArea()double s=(la + lb+ lc)/2.0;return sqrt(s * (s-la) * (s-lb) *(s-lc);void main()Figure * figures3=new Triangle(2,3,3), new Rectangle(5,8),new Square(5) ;for (int i=0;i3;i+)coutfiguresiarea=getArea()endl;若用“引用”来调用虚函数，则如下面所示：void main()Rectangle r(5,8);Figure &f1=r;cout area of Rectangle =f1.getArea()endl;若通过一个对象访问虚函数时，使用静态联编，如下面所示：void main()Rectangle r(5,8);cout area of Rectangle =r.getArea()endl;5静态成员知识要点：(1)类的成员使用关键字static 进行修饰，则为静态成员。例如：class Testpublic:static int x;static void func(Test & r);(2)静态成员为该类的所有对象共享，即使还没有建立对象，静态数据成员就已经存在。所以，静态成员只与类名连用，如“类名: 静态成员名” ；不与对象名连用，如“对象名.静态成员名”是错误的。(3)在类中仅对静态数据成员进行“引用性说明” ，还必须在程序文件的某个地方对静态数据成员进行“定义性说明” ，在“定义性说明”中要对该数据成员进行成员名限定。例如：int Test : x = 25;(4)静态成员函数可以访问静态成员，也可以访问非静态成员，但访问非静态成员只能通过对象名（或指向对象的指针）来进行，因为静态成员函数没有this 指针。例12 #include class Testprivate:int a;static int x;public:void func() x=25;static void sfunc(Test & r)x=35;r.a=45;int Test : x = 15;void main() Test a;a.func();Test:sfunc(a);例13 “2005年上半年软件设计师试题” （知识点：静态数据成员，this指针）在关于类的实例化的描述中，正确的是 (45) 。(45) A.同一个类的对象具有不同的静态数据成员值B.不同的类的对象具有相同的静态数据成员值C.同一个类的对象具有不同的对象自身引用（this）值D.同一个类的对象具有相同的对象自身引用（this）值例14 “2005年下半年软件设计师上午试题” P8(49) 类描述了一组对象共同的特性，下列叙述中正确的是 (49) 。（49）A.类本身不能具有变量 B.对象具有类定义的所有变量的一份拷贝 C.对象间不能共享类定义的变量 D.可通过类名访问静态变量 (类变量)例15 “2006年上半年软件设计师试题”p7 (39)下列关于一个类的静态成员的描述中，不正确的是 (39) 。(39) A该类的对象共享其静态成员变量的值B静态成员变量可被该类的所有方法访问C该类的静态方法只能访问该类的静态成员变量D该类的静态数据成员变量的值不可修改例16 “2005年上半年软件程序员试题” 知识点：(1) 枚举型。(2) this指针。(3) switch case 语句。 说明 下面程序的功能是计算并输出某年某月的天数。C+程序#include using namespace std; (1) MonthJan, Feb, Mar, Apr, May, Jun, Jul, Aug ,Sep, Oct, Nov, Dec;class Datepublic:Date(int year, Month m_month) (2) year;if ( m_month Dec) monthJan;else monthm_month;Date();bool IsLeapYear() return (year%40 & year%100!0|year%4000);int CalculateDays()switch( (3) )case Feb:if ( (4) ) return 29;else return 28;case Jan: case Mar: case May: case Jul: case Aug: case Oct:case Dec: return 31:case Apr: case Jun: case Sep: case Nov : return 30:;private:int year;Month month;void main()Date day(2000,Feb);cout year（3）month（4）IsLeapYear()（5）CalculateDays()例17 “2005年上半年软件软件设计师试题” 知识点：(1)继承和派生类。(2)多态性、虚函数、动态联编。(3)对象成员。说明某绘图系统存在Point、Line、Squar三种图元，它们具有Shape接口，图元的类图关系如图5-1所示。现要将Circle图元加入此绘图系统以实现功能扩充。已知某第三方库已经提供了Xcircle类，但不是由Shape派生而来，它提供的接口不被系统直接使用。代码5-1既使用了XCircle 又遵循了Shape规定的接口，即避免了从头开发一个新的Circle类，又可以不修改绘图系统中已经定义的接口。代码5-2根据用户指定的参数生成特定的图元实例，并对之进行显示操作。绘图系统定义的接口与XCircle提供的显示接口及其功能如下表所示：ShapeXCircle 功能Display()DisplayIt()显示图元图5-1ShapePointLineSquare 代码5-1class Circle: public (1) private:_(2) m_circle; public:void display（）m_circle . (3) ; ; 代码5-2Class Factorypublic :_(4)_ getShapeInstance(int type)/生成特定类实例 switch(type)case 0: return new Point;case 1: return new Sguare;case 2: return new Line;case 3: return new Circle;default: return NULL;void main(int argc, char *argv)if (argc !=2)cout”error parameters!”endl; return;int type=atoi(argv1):Factory factory;Shape *s;S=factory. (5) ;if (s=NULL)cout”Error get the instance!”display0; (6) ;return;例17答案(1) shape(2) XCircle(3) displayIt()(4) shape *(5) getShapeInstance(type)(6) delete s解析：Shape是抽象类，类的定义为：class Shape public:virtual void display()=0;函数 double atoi(char *8)功能：把参数x所指向的字符串中存放的数字转换成整数。例18 “2004年下半年软件设计师试题” 试题六知识点：(1) 类的静态成员。(2) 指针函数。【说明】通常情况下，用户可以对应用系统进行配置，并将配置信息保存在配置文件中，应用系统在启动时首先将配置文件加载到内存中，这些内存配置信息应该有且仅有一份。下面的代码应用了单身模式（Singleton）以保证Configure类只能有一个实例。这样，Configure类的使用者无法定义该类的多个实例，否则会产生编译错误。【C+代码】#include class Configure _(1)_:Configure() ;/构造函数public:static Configure * Instance();public:int GetConfigureData()return data;/获取配置信息int SetConfigureData(int m_data)data=m_data; return data;/设置配置信息private:static Configure * _instance;int data; /配置信息;_(2)_=NULL;Configure * Configure: Instance() if (_instance= =NULL) _instance=_(3)_; /加载配置文件并设置内存配置信息，此处省略return _(4)_;void main() Configure *t =NULL;t=_(5)_;int d=t-GetConfigureData();/获取配置信息后进行其它工作，此处省略答案（1）private （2）Configure * Configure : _instance（3）new Configure（4）_instance（5）Configure : Instance()例18 “2006年上半年软件设计师上午试题” P7(38) 以下关于单身模式(Singleton)的描述中，正确的是 (38) 。(38)A它描述了只有一个方法的类的集合B它能够保证一个类只产生一个唯一的实例C它描述了只有一个属性的类的集合D它能够保证一个类的方法只能被一个唯一的类调用例19 “2005年下半年软件设计师下午试题” 试题五 知识点：(1) 对象成员。(2) 指向对象的指针。(3) 虚函数。(4) this 指针。说明在一公文处理系统中，开发者定义了一个公文类OfficeDoc, 其中定义了公文具有的属性和处理公文的相应方法。当公文的内容或状态发生变化时，关注此OfficeDoc 类对象的相应的DocExplorer 对象都要更新其自身的状态。一个OfficeDoc 对象能够关联一组DocExplorer 对象。当OfficeDoc 对象的内容或状态发生变化时，所有与之相关联的DocExplorer对象都将得到通知，这种应用被称为观察者模式。以下代码写在一个C+ 源文件中，能够正确编译通过。类图如下：关注子类1关注类公文类关注子类2公文类：关注子类nC+代码#include const OBS_MAXNUM = 20;/ 最多与OfficeDoc 对象相关联的 DocExplorer 对象的个数_(1)_;class DocExplorer /关注OfficeDoc 公文对象的类public:DocExplorer (_(2)_ *doc); / 构造函数 (3) void update(OfficeDoc *doc)=0;/更新自身状态的函数/其它相关属性和方法省略;class OfficeDoc/ 公文类private:DocExplorer *myObsOBS_MAXNUM;/关注此公文类的DocExplorer 类对象指针数组int index;/与OfficeDoc 对象关联的DocExplorer 对象的个数public:OfficeDoc()index=0; void attach(DocExplorer *o)/将一DocExplorer 对象与OfficeDoc 对象相关联if (index = OBS_MAXNUM | o = NULL) return;for (int loop = 0; loop index; loop+)if (myObsloop = 0) return;myObsindex = o;index+;void detach(DocExplorer *o) /解除某DocExplorer 对象与OfficeDoc 对象的关联if(o=NULL) return;for(int loop = 0;loop index; loop+)if(myObsloop = o)if (loop = index-2) myObsloop = myObsindex-1;myObsindex-1 = NULL;index-;break;private:void notifyObs()/ 通知所有的DocExplorer 对象更改自身状态for(int loop = 0; loop (4) ;/ DocExplorer 对象更新自身状态/其它公文类的相关属性和方法;DocExplorer:DocExplorer(OfficeDoc *doc)/DocExplorer 类对象的构造函数doc- (5) ; /将此DocExplorer对象与doc对象相关联 答案(1) class OfficeDoc(2) OfficeDoc(3) virtual(4) update(this)(5) attach(this)上述程序中还存在一些问题，如：DocExplorer类中的 update函数是纯虚函数，即DocExplorer类是抽象类，下面应有派生类； notifyObs() 函数不应该是私有的；等等。一个完整的程序如下所示：#include const OBS_MAXNUM = 20;class OfficeDoc;class DocExplorer public: DocExplorer(OfficeDoc *doc); virtual void update(OfficeDoc *doc)=0;class DocExplorer1: public DocExplorerpublic:DocExplorer1(OfficeDoc *doc):DocExplorer(doc);void update(OfficeDoc *doc) coutupdata e1endl;class DocExplorer2:public DocExplorerpublic:DocExplorer2(OfficeDoc *doc):DocExplorer(doc);void update(OfficeDoc *doc) coutupdata e2= OBS_MAXNUM | o = NULL) return;for (int loop = 0; loop index; loop+)if (myObsloop = 0) return;myObsindex = o;index+; void detach(DocExplorer *o)if(o=NULL) return;for(int loop = 0; loop index; loop+) if(myObsloop = o)if (loop = index-2) myObsloop = myObsindex-1;myObsindex-1 = NULL;index-;break; public: void notifyObs()for(int loop = 0; loop update(this);DocExplorer:DocExplorer(OfficeDoc *doc)doc-attach(this); void main()OfficeDoc a;DocExplorer1 e1(&a);DocExplorer2 e2(&a);a.notifyObs();coutfinish!endl;6 函数模板和类模板 C+加强了数据类型的匹配检查。 如果需要提供一种逻辑功能完全相同的函数（或一种结构完全相同的类），而编制这些函数（或这些类）的程序文本完全一样，其区别仅仅是处理的数据类型不同，则可以采用函数模板（或类模板）。6.1函数模板例：求两个数的较大值，在不同类型的情况下，可以采用以下形式。（1）重载函数的形式：#include int max(int a, int b) return ab?a:b；double max(double a, double b) return ab?a:b；void main() int a1=3, b1=4; double a2=1.6, b2=3.8;coutmax(a1,b1)endl;coutmax(a2,b2)endl;（2）函数模板的形式：#include template /表明T可以是任意的基本类型或用户定义的类型。class 只是符号，与类没有关系，也可以用 typename 代替。T max(T a, T b) /函数模板。在实例化期间，其中的T 用实际类型来替换。/以上两行必须紧接着，也可以写成同一行，如：/ template T max(T