模板泛型编程基础

1、第06章模板泛型编程基础,-2-,本章内容安排,什么是模板 函数模板 类模板 通用数组类UniversalArray 雇员管理系统版本6 （基于模板）,-3-,引入问题,问题：多个函数的参数个数相同，处理代码雷同，但处理的数据类型不同 解决方案一：为不同函数设置不同的名字 int imax(int a, int b) return ab?a:b; long lmax(long a, long b) return ab?a:b; double dmax(double a, double b) return ab?a:b; ,存在多个函数版本，代码重复，函数命名复杂混乱，客户 代码难以使用。,-4

2、-,引入问题,解决方案二：函数重载 int max (int a, int b) return ab?a:b; long max (long a, long b) return ab?a:b; double max (double a, double b) return ab?a:b; ,解决函数命名问题，多个函数有统一命名，但代码冗余， 存在多个雷同的实现，维护的代价高。,-5-,解决之道：模板技术,模板技术：将函数参数类型提取出来作为“类型参数”，通过创建通用的函数模板，避免函数体的重复定义。 模板技术适用与类模板，将类中所处理的数据类型提取出来作为“类型参数”，创建通用的类模板。,-6-

3、,本章内容安排,什么是模板 函数模板 类模板 模板应用实例 通用数组类UniversalArray 雇员管理系统版本6（基于模板）,-7-,定义函数模板,template T ,max定义了一个模板（并不是一个函数），描述了函数的 骨架，比较2个值并返回大者，两个值通过a和b传递， 而参数类型还没确定，用模板参数T来代替。,标志模板的开始，同时指定模板中使用的类型参数,-8-,调用函数：函数模板实例化,#include int main() std:cout max(3,6) std:endl; char c1=a; char c2=b; std:cout max(c1,c2) std:end

4、l; return 0; ,调用max函数，编译器根据实参类型和函数模板的骨架，生 成针对不同参数类型的max函数版本（函数实例）。 实际生成max和max2个版本函数，如果客户程序 中不调用max，则可能不生成任何函数实例。,-9-,函数模板与模板函数,在编译阶段，编译器根据函数调用时实参的类型以及函数模板，生成实际的函数定义，再进行编译。 函数模板：通用的函数模板，支持类型参数化，是产生实际函数定义的模板。 模板函数：调用函数时根据实参的类型，编译器生成函数实例并对其进行编译。,-10-,编译器生成的函数实例,int max(int const ,通过模板技术，我们只需要维护1份代码骨架，

5、由编译器 编译时替我们生成代码，解决了代码冗余、难以维护等 问题。,-11-,模板参数的演绎,template T ,当编译器无法推断类型参数时，就会出现二义性，从而 报错。 4是int型，4.2是double类型，无法决定T的类型。,X,-12-,显式指定模板参数类型,template T ,在可能出现二义性的情况下，显式指定模板那参数类型， 是一种良好编程习惯。,-13-,本章内容安排,什么是模板 函数模板 类模板 通用数组类UniversalArray 雇员管理系统版本6 （基于模板）,-14-,类模板的定义,template class Exam public: void setVal

6、ue (T const,Exam并不是一个真正的类，只是一个类模板（生成类定义 的骨架），类中数据成员和部分成员函数参数的类型还 没有确定，并以模板并没有定义任何类。,标志模板的开始，同时指定模板中使用的类型参数,-15-,类模板的定义,template void Exam :setValue(const T ,类作用域限定符不再是Exam，Exam不是真正的类，真正的 类是按照T类型实例化后的类，名称为Exam。,每个成员函数之前都要使用模板标志，哪怕该函数不使用类型参数。,-16-,定义对象：类模板实例化,#include int main() Exam e1; e1.setValue(5

7、); std:cout e2; e2.setValue(5.5); std:coute2.getValue()std:endl; return 0; ,创建对象时，编译器根据指定的类型，生成特定类型的 类定义（含成员函数实现）。 根据类骨架，编译器针对不同类型帮我们生成类定义。,-17-,编译器生成的类实例,class Exam public: void setVal (int const ,借助模板的强大功能，我们无需编写多个类，编译器根据 类型参数帮我们生成实际需要的类。,-18-,编译器生成的类实例,class Exam public: void setVal (double const

8、 ,-19-,本章内容安排,什么是模板 函数模板 类模板 通用数组类UniversalArray 雇员管理系统版本6 （基于模板）,-20-,1、不同数组类的尴尬,3个不同的数组类 Array1D：以int为数据成员，动态内存分配 ArrayEmployee：以Employee为数据成员，动态内存分配 ArrayEmployee：以Employee*为数据成员，动态内存分配 3个数组类，只是处理的数据类型不同，但整个处理逻辑和接口类似，应使用模板技术。,-21-,2、模板数组类的定义,template class UniversalArray public: UniversalArray(in

9、t maxSize=1); UniversalArray(const UniversalArray,此时Array变成了模板，而不是真正 的类，编译器将根据模板，帮助我 们生成所需要的类。,-22-,模板数组类的定义,template class UniversalArray private: T *pData; int size; int maxSize; bool validIndex(int index)const; void copyData(T *data,int maxSize,int curSize); void reAllocMemory(); ;,-23-,成员函数的实现,t

10、emplate void UniversalArray:copyData(T *data, int maxSize,int curSize) int i; this-maxSize=maxSize; size=curSize; pData=new TmaxSize; for(i=0;isize;+i) pDatai=datai; ,每个成员函数前的template声明 都需要保留。 数据元素的类型用T来代替。,鉴于模板的特殊机制，要求将成 员函数的实现和模板定义都放在 头文件中。,-24-,成员函数的实现,template UniversalArray:UniversalArray(int m

11、axSize) this-maxSize=maxSize; pData=new TmaxSize; size=0; template UniversalArray:UniversalArray() delete pData; ,-25-,成员函数的实现,template UniversalArray:UniversalArray( const UniversalArray ,-26-,成员函数的实现,template bool UniversalArray:validIndex(int index)const if(index=size) return false; return true;

12、template void UniversalArray:setValue(int index,T value) if(validIndex(index)=false) return; pDataindex=value; ,-27-,成员函数的实现,template T UniversalArray:getValue(int index) const if(validIndex(index)=false) std:couterror: Invalid index!n; exit(0); return pDataindex; ,-28-,成员函数的实现,template T template c

13、onst T pDatasize=data; size+; template void UniversalArray:reAllocMemory() T *temp=pData; pData=new TmaxSize*2; for(int i=0;isize;+i) pDatai=tempi; deletetemp; ,-30-,成员函数的实现,template void UniversalArray:removeData() if(size=0) std:coutNo data!n; return; size-; ,-31-,成员函数的实现,template void UniversalAr

14、ray:removeData(int index) if(validIndex(index)=false | size=0) return; int i; size-; for(i=index;isize;+i) pDatai=pDatai+1; ,-32-,测试数组类,int main() UniversalArray array1(5); array1.pushData(1); array1.pushData(2); array1.pushData(3); array1.pushData(4); for(int i=0;iarray1.getSize();+i) std:coutarray

15、1i ; std:coutstd:endl; return 0; ,要处理double类型数据，声明Array对象即可， 编译器根据需要创建雷同一致的代码，然后进行编译。,-33-,本章内容安排,什么是模板 函数模板 类模板 通用数组类UniversalArray 雇员管理系统版本6 （基于模板）,-34-,问题,int main() UniversalArray array1(5); array1.pushData( new FullTimeEmployee(); array1.pushData(new PartTimeEmployee(); for(int i=0;iarray1.getS

16、ize();+i) std:coutarray1i ; std:coutstd:endl; return 0; ,如果使用Employee *作为数据成员，则通用数组类的析构 函数、拷贝构造函数、赋值运算存在内存问题。 提供三种简单但不太完美的解决方案，其中模板特化的 方法更有普遍性。,-35-,1、继承方法,class ArrayEmployee: public UniversalArray public: ArrayEmployee(int maxSize); ArrayEmployee(); void removeData(); void removeData(int index); A

17、rrayEmployee(const ArrayEmployee,继承并重写实例化类UniversalArray中存在 问题的方法。,-36-,2、二级指针成员方法,template class UniversalArray public: UniversalArray(int maxSize=1); UniversalArray(const UniversalArray,改写UniversalArray，以处理 存储指针这一特殊情况。,-37-,模板数组类的定义,template class UniversalArray private: T *pData; int size; int maxSize; bool validIndex(int index)const; void copyData(T *data,int maxSize,int curSize); void reAllocMemory(); ;,-38-,3、模板特化,template class UniversalArra