c++ template用法是什么呢？一起來看看小編今天的分享吧！

在程序設(shè)計(jì)當(dāng)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)使用同種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同實(shí)例的情況。例如:在一個(gè)程序中可以使用多個(gè)隊(duì)列、樹、圖等結(jié)構(gòu)來組織數(shù)據(jù)。同種結(jié)構(gòu)的不同實(shí)例,也許只在數(shù)據(jù)元素的類型或數(shù)量上略有差異,如果對(duì)每個(gè)實(shí)例都重新定義,則非常麻煩且容易出錯(cuò)。那么能否對(duì)同種類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)僅定義一次呢?答案是肯定的,C++提供的類模板(Class Template)就可以實(shí)現(xiàn)該功能。

????一、類模板????類模板是C++提供的一種特殊機(jī)制,通過它我們可以定義一種特殊的類(稱為模板類),在類的定義中可以包含待定的類型參數(shù),在聲明類的實(shí)例時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)傳遞的類型生成用戶想要生成的類實(shí)例。下面是用C++實(shí)現(xiàn)的一個(gè)簡(jiǎn)單的模板類Clist的定義。

????Template?class?CList
????{
????public:
????int?SetItem(int?Index,?const?T?&Item);
????int?GetItem(int?Index,?T?&Item);
????private:
????T?Buffer;
????}

????在這里,T是類型參數(shù),I是整型常量參數(shù)。T和I的實(shí)際值是在聲明具體類實(shí)例時(shí)指定的。

模板類的<>號(hào)內(nèi)可以包括任意個(gè)類型參數(shù)和常量參數(shù)(至少要有一個(gè)參數(shù))。類型參數(shù)和常量參數(shù)可以是任何合法的標(biāo)準(zhǔn)類型和用戶自定義類型,包括簡(jiǎn)單類型及各種結(jié)構(gòu)體。同其他類一樣,類成員函數(shù)SetItem的實(shí)現(xiàn)可以在類定義內(nèi)完成,也可以在類CList定義處實(shí)現(xiàn):

????template?int?CList::SetItem(int?Index,?const?T?&Item)
????{
????if?(?(IndexI-1)?)
????　return?0;?//?出錯(cuò)
????Buffer[Index]=?Item?;
????　return?1;?//?成功
????}

????值得注意的是,在類定義外完成函數(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí),必須以關(guān)鍵字template和類模板定義中相同的參數(shù)表(<>號(hào)內(nèi)的)開頭(上例為template),并且范圍分解操作符前的類名后應(yīng)跟上模板參數(shù)名清單(上例為CList)。另外,與非模板類不同的是,必須將函數(shù)實(shí)現(xiàn)包括在調(diào)用它的每個(gè)源文件中,使編譯器能從函數(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生代碼。通常的做法是將模板類的函數(shù)實(shí)現(xiàn)也放在定義該類的頭文件中,這樣只需在調(diào)用的源文件中包含該頭文件即可。那么,如何使用生成特定的類實(shí)例呢?我們可以像使用其他類一樣來使用模板類,不過必須指定模板參數(shù)的值。例如采用如下聲明:

????CList?IntList;

則使IntList成為CList類的實(shí)例,每次出現(xiàn)的T參數(shù)都換成int, 每次出現(xiàn)的I參數(shù)都換成100。這樣,IntList類中的Buffer就是一個(gè)長(zhǎng)度為100的整型數(shù)組,SetItem和GetItem函數(shù)參數(shù)是int值的引用。例:

????IntList.SetItem(0,?5);?//給數(shù)組第一個(gè)元素賦為整數(shù)5

? ??模板類還可以像其他類一樣可以定義構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。下面我們以一種簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——堆棧為例,來說明如何用類模板來構(gòu)造通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

二、利用類模板實(shí)現(xiàn)通用堆棧結(jié)構(gòu)

? ??任何抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn),歸根結(jié)底都只有兩種方式:順序存儲(chǔ)(用數(shù)組實(shí)現(xiàn))?,鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)(用指針實(shí)現(xiàn))。堆棧也不例外,按其實(shí)現(xiàn)方式可分為順序棧(用數(shù)組實(shí)現(xiàn))和鏈棧(用指針實(shí)現(xiàn))。

1. 通用順序棧的實(shí)現(xiàn)? ??因?yàn)轫樞驐Ｖ械脑卦诳臻g上連續(xù)存儲(chǔ),棧頂?shù)脑匚恢眯枰⒚?所以構(gòu)造順序棧的模板類應(yīng)該有這樣的一些成員變量:一個(gè)待定類型和長(zhǎng)度的數(shù)組Buffer,一個(gè)記錄棧頂元素的數(shù)組下標(biāo)的整型變量top。堆棧的基本操作主要有:入棧(Push)、出棧(Pop)、置空(SetEmpty)、判斷當(dāng)前狀態(tài)(IsEmpty)等,它們應(yīng)用模板類的成員函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的類,它還應(yīng)該有自己的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。具有這些功能的模板類,就可以作為一個(gè)通用的順序棧來使用了。該類的定義如下:

????template?class?CArrayStackTemp
????{
????public:
????CArrayStackTemp?()?//缺省構(gòu)造函數(shù),構(gòu)造一個(gè)空堆棧
????{
????top=?-1;
????};
????～?CArrayStackTemp?(){};//析構(gòu)函數(shù)
????　void?SetEmpty?();?//置空堆棧
????　bool?IsEmpty();?//判斷堆棧是否為空
????　bool?Push(T?element);?//入棧
????　bool?Pop(T&?element);//出棧
????private:
????T?Buffer[SIZE];
????　int?top;
????};

與堆棧的基本操作相對(duì)應(yīng)的成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)如下:

????template?void?CArrayStackTemp::?SetEmpty?()
????{
????top=?-1;?//將棧頂指針賦?-1,并不實(shí)際清除數(shù)組元素
????}
????template?bool?CArrayStackTemp::?IsEmpty?()
????{
????return(top?==?-1);
????}
????template?bool?CArrayStackTemp::?Push?(T?element
????)
????{
????top++;
????if?(top>SIZE-1)
????{
????top--;
????return?false;?//堆棧已滿,不能執(zhí)行入棧操作
????}
????Buffer[top]=element;
????return?true;
????}
????template?void?CArrayStackTemp::?Pop?(T&?element
????)
????{
????if?(IsEmpty())
????　return?false;
????element?=Buffer[top];
????top--;
????return?true;
????}

根據(jù)實(shí)際需要,還可以擴(kuò)充堆棧功能。例如:加入取棧頂元素、求堆棧長(zhǎng)度等操作,其方法如上。

2. 通用鏈棧的實(shí)現(xiàn)? ??模板類中允許使用指針和定義自己的結(jié)構(gòu),這就為實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)提供了保證。這里采用一個(gè)單鏈表來實(shí)現(xiàn)堆棧,棧頂指針指向鏈表的第一個(gè)結(jié)點(diǎn),入棧和出棧均在鏈表的頭進(jìn)行。該模板類的定義如下:

????template?class?CLinkStackTemp
????{
public:
????　//類的缺省構(gòu)造函數(shù),生成一個(gè)空堆棧
????CLinkStackTemp?()
????{
????top=NULL;
????};
????～ClinkStackTemp(){};?//析構(gòu)函數(shù)
????　//定義結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
????　struct?node
????{
????T
????　?data;?//入棧元素
????　node*?next;?//指向下一結(jié)點(diǎn)的指針
????};
????　void?SetEmpty();?//置空堆棧
????　bool?IsEmpty();?//判斷堆棧是否為空
????　bool?Push(T?element);?//壓入堆棧
????　bool?Pop(T&?element);//彈出堆棧
????private:
????　node*?top;
????};

????該類的成員函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下:

????template?void?CLinkStackTemp?::SetEmpty()
????{
????//釋放堆棧占用的內(nèi)存
????node*?temp;
????while?(top!=NULL)
????{
????　temp=top;
????　top=top->next;
????　delete?temp;
????}
????}
????template?bool?CLinkStackTemp?::IsEmpty()
????{
????return?(top==NULL);
????}
????template?bool?CLinkStackTemp?::Push(T?element)
????{
????node*?temp=new?node();
????if?(temp?==NULL)
????　return?false?;
????temp->data=element;
????temp->next=top;
????top=temp;
????return?true;
????}
????template?bool?CLinkStackTemp?::Pop(T&?element)
????{
????if?(?IsEmpty())
????　return?false;
????node*?q?=?top;
????element?=?top->data;
????top=top->next;
????delete?q;
????return?true;
????}

? ??與順序棧的實(shí)現(xiàn)略有不同,鏈棧不必指定棧的容量,其大小可以是近似"無限"的。為了程序的使用方便,我們同樣可以加入一些增強(qiáng)的功能。

三、通用堆棧類的使用

? ??通用堆棧類的使用較為簡(jiǎn)單,堆棧類的實(shí)例就是一個(gè)可以方便使用的堆棧。對(duì)堆棧的操作都是通過類的成員函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。使用的具體步驟如下:1. 在要使用堆棧類的程序代碼的文件開頭包括模板類及其成員函數(shù)的定義。

2. 類的實(shí)例化,可聲明成變量,也可以聲明它的指針,如:

????CArrayStackTemp?intStack;?//生成一個(gè)長(zhǎng)度為100的int型堆棧
????//生成一個(gè)元素為Record型的堆棧,Record為自定義結(jié)構(gòu)
????CLinkStackTemp?*?RecordStack;
????RecordStack=new?CLinkStackTemp;

? ??應(yīng)注意在定義順序棧時(shí),必須指定棧的大小,而鏈棧則不必。另外在指定指針類型和執(zhí)行new操作時(shí),必須對(duì)模板參數(shù)賦值,并且前后要一致。3. 對(duì)堆棧進(jìn)行操作,如:

????intStack.Push(3);?//將整數(shù)3入棧
????RecordStack.SetEmpty();?//將堆棧置空

無論我們使用哪種堆棧類,對(duì)用戶來講都是透明的,操作起來并無差別。

以上就是小編今天的分享了，希望可以幫助到大家。