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电子科技大学计算机学院 软件学院 面向对象程序设计语言C++ 第六章 模板 丘志杰 电子科技大学计算机学院 * * 泛型程序设计 C++最重要的特征之一就是代码重用，为了实现代码重用，代码必须具有通用性。 通用的代码需要不受数据类型的影响，并且可以自动适应数据类型的变化，这种程序设计类型称为泛型程序设计。 * * 模板 模板是C++支持泛型程序设计的工具，通过它可以实现参数化多态性。 参数化多态性，就是将程序所处理的对象的类型参数化，使得一段程序可以处理多种不同类型的对象。 模板分为：函数模板和类模板 * * 函数模板和模板函数 问题的引入：写一个函数求两个值中的最大者。作为强类型的语言，C++ “不允许”也不应该对两种不同类型的数据进行比较。一般的解决办法就是写一系列的函数，来分别完成整型、浮点型和用户自定义类型的求解。 int max(int x,int y){…} float max(float x,float y){…} 这些函数除了操作的数据类型不同之外，代码框架是一样的。这使程序代码变得累赘而加大维护难度。 * * 一个变通的方法是使用宏定义： #define max(x, y) ((x) (y) ? (x) : (y)) 这样做虽然解决了代码维护问题，但是由于宏定义只是在编译时进行简单的宏展开，避开了类型检查机制，因此可能带来一些难以发觉的错误。 使用C++的模板可以轻松地解决上述问题，此时数据类型本身就是一个参数。 * * 关键字template后面的尖括号表明，max函数要用到一个叫做T的参数（我们称作模板参数），而这个参数是一种类型。 例如max函数的模板可以定义为： template class T T max(T x, T y){ return x y ? x : y; } 该模板的含义就是无论参数T为int、char或其他数据类型（包括类类型），函数max的语意都是对x和y求最大值。 这样定义的max代表了一类具有相同程序逻辑的函数，称为函数模板。 * * 函数模板本身是不被编译的，所以函数模板不能直接使用，必须被实例化（即给定类型参数T）后才能使用。例如： void main( ){ double a = 1.0, b; b = max(a, 2.0); } 在上面的代码中，函数模板接受了一个隐含的参数：double，编译器自动将函数模板扩展成一个完整的关于double数据比较大小的函数，然后再在函数模板被调用的地方产生合适的函数调用代码。 由函数模板实例化出的函数称为模板函数。 * * 函数模板与模板函数的关系 模板函数 max(int x,int y) 函数模板 max(T x,T y) 模板函数 max(double x,double y) 模板函数 max(X x,X y) 实例化 实例化 实例化 就像类和对象的关系一样，函数模板将具有相同正文的一类函数抽象出来，可以适应任意类型T。 * * 请思考 对于上述的max函数模板，如果参与比较的是两个类对象，该怎么办？例如： Complex c1,c2,c3; c3=max(c1,c2); 那么编译器将不能明白“”运算符作用在类类型上是什么意思。 在这种情况下，为了避免这个问题，必须为参与运算的类类型重载“”运算符。 * * 重载模板函数 请思考下面情况： void Func(int num,char ch){ int a=max(num,ch); int b=max(ch,num); } 此时为函数模板提供了两个不同的类型（int和char），编译器无法按模板的规则实例化出那样的函数。但是int和char直接的隐式类型转换是很普遍的。 解决办法：C++允许一个函数模板可以使用多个模板参数或者重载一个函数模板。 * * 例子：使用多个模板参数 template class T,class D T max(T x,D y) { return (xy)?x:y; } void main() { int a=9; char b=34; int rr=max(a,b); } * * 例子：重载一个函数模板 //在redhat下使用g++编译并执行下面程序 template class T T max(T x,T y){ return (xy)?x:y; } int max(int x,int y){ return (xy)?x:y; } void main(){ int num=1; char ch=2; max(num,num); //调用max(int,int) max(ch,ch); //调用max(T,T) max(num,ch); //调用max(int,in