【C++】泛型编程 ⑨ ( 类模板的运算符重载 - 函数声明和函数实现写在同一个类中 | 类模板的外部友元函数问题 )

忘是亡心i 2024-02-18 12:58 16阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、类模板 - 函数声明与函数实现分离
 *   *  1、函数声明与函数实现分离
     *  2、代码示例 - 函数声明与函数实现分离
     *  3、函数声明与函数实现分离 + 友元函数引入
 *  二、普通类的运算符重载 - 函数声明 和 函数实现 写在同一个类中
 *  三、类模板的运算符重载 - 函数声明 和 函数实现 写在同一个类中
 *   *  1、类模板 的 外部友元函数问题
     *  2、代码示例 - 类模板 函数声明 和 函数实现 写在同一个类中 ( 包括友元函数 )

## 一、类模板 - 函数声明与函数实现分离 ##

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### 1、函数声明与函数实现分离 ###

项目开发中 , 需要 将 函数声明 与 函数实现 分开进行编码 ;

将 函数声明 与 函数实现 分开进行编码 , 有 三种 方式 :

*  类模板 的 函数声明 与 函数实现 都写在同一个类中 ;
 *  类模板 的 函数实现 在 类外部进行 , 写在相同的 .h 和 .cpp 源码文件中 ;
 *  类模板 的 函数实现 在 类外部进行 , 写在不同的 .h 和 .cpp 源码文件中 ;

### 2、代码示例 - 函数声明与函数实现分离 ###

对于下面的 Father 类中的 printValue 函数 ,

// 声明 类模板 父类
    template <typename T>
    class Father {
        
    public:
        T value;
        Father(T val) : value(val) {
        }
        void printValue() {
        
            std::cout << value << std::endl;
        }
    };

如果要在外部 实现 printValue 的话 , 写法如下 :

// 声明 类模板 父类
    template <typename T>
    class Father {
        
    public:
        T value;
        Father(T val) : value(val) {
        }
        void printValue();
    };
    
    // 在 类模板 外部实现函数
    template <typename T>
    void Father<T>::printValue()
    {
        
        std::cout << value << std::endl;
    }

每个函数前面都要加上 `template <typename T>` 类型参数列表声明 ,

使用域作用符 `Father<T>::` 访问函数 ;

### 3、函数声明与函数实现分离 + 友元函数引入 ###

**如果要在 类模板 中进行运算符重载 , 就需要用到友元函数 ;**

**如果将 类模板 的 函数实现 , 定义在函数外部 , 结合 友元函数 使用 , 就变得很复杂 , 下面针对该问题进行讨论 ;**

## 二、普通类的运算符重载 - 函数声明 和 函数实现 写在同一个类中 ##

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下面的类是一个 普通类 , 其中定义了 成员变量 和 成员方法 ;

并为其重载了 左移运算符 和 加法运算符 ;

其中 加法运算符 重载 是在 类内部实现的 ,

左移运算符 重载 是在类外部 通过友元函数实现的 , 因为左移运算符的 左操作数是 ostream& 类型的 , 如果定义在了 类内部 , 左操作数就默认为当前类 ;

**代码示例 :**

#include "iostream"
    using namespace std; 
    
    class Student
    {
        
    	// 左移运算符重载
    	friend ostream& operator<<(ostream& out, Student& s)
    
    public:
    	Student(int x = 0, int y = 0)
    	{
        
    		this->a = x;
    		this->b = y;
    	}
    
    	// 重载 + 运算符
    	Student operator+(Student& s)
    	{
        
    		Student student(this->a + s.a, this->b + s.b);
    		return student;
    	}
    
    	// 打印类成员变量
    	void printStudent()
    	{
        
    		cout << "a = " << a << " , b = " << b << endl;
    	}
    
    public:
    	int a, b;
    };
    
    // 重载左移运算符
    ostream& operator<<(ostream& out, Student& s)
    {
        
    	out << "a:" << s.a << " b: " << s.b << endl;
    	return out;
    }
    
    int main() {
        
    	Student s(666, 888);
    	s.printStudent();
    	
    	// 控制台暂停 , 按任意键继续向后执行
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

**执行结果 :**

10
    666
    88
    66
    Press any key to continue . . .

![在这里插入图片描述][c9f9bd54c7384f5daf4e07f6bf183880.png]

## 三、类模板的运算符重载 - 函数声明 和 函数实现 写在同一个类中 ##

--------------------

### 1、类模板 的 外部友元函数问题 ###

将上述 " 普通类的运算符重载 - 函数声明 和 函数实现 写在同一个类中 " 示例改造成 类模板 示例 ;

问题就出现在 定义在外部的 友元函数 中 ,

友元函数 , 不能 读取 和 访问 到 泛型类型 T , 也就是 类模板 中 的 `template <typename T>` 泛型类型 T ;

**在外部重新定义 `template <typename T>` 就是重新定义了一个新的泛型 , 与 类模板 中的 T 不是同一个泛型类型 ;**

![在这里插入图片描述][6b6da84d80dd43cabfeaa5ebc45bc21e.png]

解决上述问题 , 就需要将 友元函数 定义在 类模板 的内部 ;

template <typename T>
    class Student
    {
        
    	// 左移运算符重载
    	friend ostream& operator<<(ostream& out, Student& s2)
    	{
        
    		out << "a:" << s.a << " b: " << s.b << endl;
    		return out;
    	}
    }

### 2、代码示例 - 类模板 函数声明 和 函数实现 写在同一个类中 ( 包括友元函数 ) ###

**代码示例 :**

#include "iostream"
    using namespace std; 
    
    template <typename T>
    class Student
    {
        
    	// 左移运算符重载
    	friend ostream& operator<<(ostream& out, Student& s)
    	{
        
    		out << "a:" << s.a << " b: " << s.b << endl;
    		return out;
    	}
    
    public:
    	Student(T x, T y)
    	{
        
    		this->a = x;
    		this->b = y;
    	}
    
    	// 重载 + 运算符
    	Student operator+(Student& s)
    	{
        
    		Student student(this->a + s.a, this->b + s.b);
    		return student;
    	}
    
    	// 打印类成员变量
    	void printStudent()
    	{
        
    		cout << "a = " << a << " , b = " << b << endl;
    	}
    
    public:
    	T a, b;
    };
    
    // 重载左移运算符
    //ostream& operator<<(ostream& out, Student& s)
    //{
        
    //	out << "a:" << s.a << " b: " << s.b << endl;
    //	return out;
    //}
    
    int main() {
        
    	// 模板类不能直接定义变量
    	// 需要将 模板类 具体化之后才能定义变量
    	Student<int> s(666, 888);
    	s.printStudent();
    
    	Student<int> s2(222, 111);
    	s2.printStudent();
    
    	// 验证 加法运算符 + 重载
    	Student<int> s3 = s + s2;
    	s3.printStudent();
    
    	// 验证 左移运算符 << 重载
    	cout << s3 << endl;
    	
    	// 控制台暂停 , 按任意键继续向后执行
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

**执行结果 :**

a = 666 , b = 888
    a = 222 , b = 111
    a = 888 , b = 999
    a:888 b: 999
    
    Press any key to continue . . .

![在这里插入图片描述][2f7381bcdaac4b01985b9e5974bfddfa.png]

[c9f9bd54c7384f5daf4e07f6bf183880.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/18/2bfdb6304211479aaba774df5905d6fe.png
[6b6da84d80dd43cabfeaa5ebc45bc21e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/18/44cf8c4236e64ab399a06183dc764069.png
[2f7381bcdaac4b01985b9e5974bfddfa.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/18/9400ba6bbc5a48db8000a3b591cc941a.png