c++语言程序设计教学课件作者赵海廷第12章.ppt

第 12 章 模板 12.1 模板的基本概念 12.2 函数模板 12.3 类模板 12.1模板的基本概念 面向对象的C++语言的多态性可以分为四类：重载多态、强制多态、包含多态和参数多态。重载多态是同一个名字多个实现，函数的重载就属于此类。强制多态是通过语义操作把一个变元的类型加以变换，以符合一个函数操作的要求。包含多态解决了类族中的同名成员函数的多态行为，主要是通过虚函数来实现。参数多态与类属相关联，类属是一个可以参数化的模板，其中包含的操作所涉及的类型必须使用类型参数实例化。由类模板实例化的类都具有相同的操作，而操作对象的类型却各不相同。 返回 下一页 12.1模板的基本概念 模板是实现多态性的有用方法，此前曾有类属一说。类属首先由ALGOL68引入，是Ada语言的典型成分。关于Ada的类属，我们现在只考虑它的一个最重要的形式，即类型参数化。它表现为使用一个或多个类型去参数化一个软件元素的能力。类属又可以分为无约束类属机制和约束类属机制，其中无约束类属机制是指对类属参数没有任何特殊的要求，而约束类属机制则对类属参数有一定的辅助条件。 返回 上一页 下一页 12.1模板的基本概念 12.1.1无约束类属机制 假定有一个函数，它用于交换两个变量的值，使用非静态强制语言编写如下函数，该函数采用的是类Ada的语法形式： procedureswap(x,y)is t:local; begint:=x;x:=y;y:=t;endswap; 在此，被交换的元素x和y的类型及其局部变量t的类型都不需要指定，这很自由，但是如果变量a是整型，b是字符串型，swap(x,y)显然将引起错误。 返回 上一页 下一页 12.1模板的基本概念 为了解决这类问题，像Pascal这样的强类型语言需要程序员明确地定义所有变量和形参的数据类型，迫使函数调用时进行实参与形参之间的强类型检查，以避免产生类型不兼容的错误。含有类属机制的语言提供了一种折中的办法：它既不像非类型语言那样有太多的自由，也不像Pascal强类型语言那样施加太多的约束。一个类属化的swap函数可以用类Ada语言声明为： generic typeTisprivate; procedureswap(x,y,inoutT)is t:T; 返回 上一页 下一页 12.1模板的基本概念 begint:=x;x:=y;y:=t;endswap语句generic引入一个类型参数T，称为类属参数T，swap函数的两个形参x、y和局部变量t都具有T的类型，这样，只要类属参数T实例化为某一个具体类型，swap函数都能正确地工作。这里所声明的swap函数并不是一个实际的函数，它只是一个函数的模板，也可以称为类属函数，它代表的是一类函数，实际的函数需要将T实例化后而得到。 返回 上一页 下一页 12.1模板的基本概念 12.1.2约束类属机制 约束类属机制就是它的类属实参必须满足一定的条 12.1.3C++中模板的分类 C++语言中有类属机制，它被称为模板。模板具有比较强的功能，模板实现了无约束类属机制和约束类属机制。C++模板允许用户构造函数类属和类类属，即是函数模板和类模板。模板、类和对象的关系如图12?1所示。 返回 上一页 12.2函数模板 12.2.1函数模板的声明 函数模板数据类型的本身就是一个参数，函数模板的定义格式为： template类型形参表 返值类型函数名（形参表）{函数体} 关键字template表示声明一个模板，类型参数表可以是基本数据类型，也可以是类类型。类型参数前需要加class。关键字class意指“跟随类型参数”，必须在模板形参表中一直使用关键字class。若类型参数多于一个，则每个类型参数都要使用class。参数表中的参数必须是唯一的，并且在函数体中至少出现一次。 返回 下一页 12.2函数模板 函数模板定义的不是一个实在的函数，系统编译时并不为其生成任何执行代码，该定义只是对函数的描述，表示它每次能单独处理在类型参数表中声明的数据类型。 对于如下四个函数： intmax(intx,inty){returnxy?x:y;} longmax(longx,longy){returnxy?x:y;} doublemax(doublex,doubleb){returnxy?x:y;} charmax(charx,charb){returnxy?x:y;} 返回 上一页 下一页 12.2函数模板 可以定义为求较大函数max()的函数模板如下： templateclassT Tabs(Tx，Ty) {returnxy?x:y;} 该模板的含义为：无论模板参数T实例为int、long、double或其他数据类型，max()函数就是求实例化了的类型参数的较