C++类模板使用详解

灰太狼 2022-08-20 15:23 165阅读 0赞

**来自 Oracle® Solaris Studio 12.4：C++ 用户指南**

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# 类模板 #

类模板描述了一组相关的类或数据类型，它们只能通过类型来区分：整数值、指向（或引用）具有全局链接的变量的指针、其他的组合。  
类模板尤其适用于描述通用但类型安全的数据结构。

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## 类模板声明 ##

类模板声明仅提供了类的名称和类的模板参数。  
此类声明是不完整的类模板。  
以下示例是名为 Array 类的模板声明，该类可接受任何类型作为参数。

template <class Elem> class Array;

如下该模板用于名为 String 的类，该类接受 unsigned int 作为参数。

template <unsigned Size> class String;

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## 类模板定义 ##

类模板定义必须声明类数据和函数成员，如以下示例所示。

template <class Elem> class Array 
    {
        Elem* data;
        int size;
    public:
        Array( int sz );
        int GetSize();
        Elem& operator[]( int idx );
    };

template <unsigned Size> class String 
    {
        char data[Size];
        static int overflows;
    public:
        String( char *initial );
        int length();
    };

与函数模板不同，类模板可以同时有类型参数（如 `class Elem`）和表达式参数（如 `unsigned Size`）。表达式参数可以是：

*  具有整型或枚举的值
 *  指向对象的指针或到对象的引用
 *  指向函数的指针或到函数的引用
 *  指向类成员函数的指针

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## 类模板成员定义 ##

类模板的完整定义需要类模板函数成员和静态数据成员的定义。  
动态（非静态）数据成员由类模板声明完全定义。

**函数成员定义**

模板函数成员的定义由模板参数专门化后跟函数定义组成。  
函数标识符通过类模板的类名称和模板参数限定。  
以下示例说明了 Array 类模板的两个函数成员的定义，该模板中指定了模板参数 `template <class Elem>`。每个函数标识符都通过模板类名称和模板参数 `Array<Elem>` 限定。

template <class Elem> Array<Elem>::Array( int sz )
    {
        size = sz; 
        data = new Elem[size];
    }
    
    template <class Elem> int Array<Elem>::GetSize()
    {
        return size; 
    }

如下示例说明了 String 类模板的函数成员的定义。

#include <string.h>
    template <unsigned Size> int String<Size>::length( )
    {
        int len = 0;
        while (len < Size && data[len]!= ’\0’) 
            len++; 
        return len;
    }
    
    template <unsigned Size> String<Size>::String(char *initial)
    {
        strncpy(data, initial, Size);
        if (length( ) == Size) 
            overflows++;
    }

**静态数据成员定义**

模板静态数据成员的定义由后跟变量定义的模板参数专门化组成，在此处变量标识符通过类模板名称和类模板实元参数来限定。

template <unsigned Size> int String<Size>::overflows = 0;

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## 类模板的用法 ##

模板类可以在使用类型的任何地方使用。  
指定模板类包括了提供模板名称和参数的值。以下示例中的声明根据 Array 模板创建 int\_array 变量。变量的类声明及其一组方法类似于 Array 模板中的声明和方法，只是 Elem 替换为了 int。

Array<int> int_array(100);

此示例中的声明使用 String 模板创建 short\_string 变量。

String<8> short_string("hello");

需要任何其他成员函数时，您可以使用模板类成员函数。

int x = int_array.GetSize( );
    int x = short_string.length( );