类模板
本文介绍特定于 C++ 类模板的规则。
类模板的成员函数
可以在类模板的内部或外部定义成员函数。 如果在类模板的外部定义成员函数，则会像定义函数模板一样定义它们。
// member_function_templates1.cpp
template<class T, int i> class MyStack
{
T* pStack;
T StackBuffer[i];
static const int cItems = i * sizeof(T);
public:
MyStack( void );
void push( const T item );
T& pop( void );
};
template< class T, int i > MyStack< T, i >::MyStack( void )
{
};
template< class T, int i > void MyStack< T, i >::push( const T item )
{
};
template< class T, int i > T& MyStack< T, i >::pop( void )
{
};
int main()
{
}
就像任何模板类成员函数一样，类的构造函数成员函数的定义包含模板自变量列表两次。
成员函数可以是函数模板，并指定额外参数，如下面的示例所示。
// member_templates.cpp
template<typename T>
class X
{
public:
template<typename U>
void mf(const U &u);
};
template<typename T> template <typename U>
void X<T>::mf(const U &u)
{
}
int main()
{
}
嵌套类模板
模板可以在类或类模板中定义，在这种情况下，它们被称为成员模板。 作为类的成员模板称为嵌套类模板。 成员函数模板中讨论了作为函数的成员模板。
嵌套类模板被声明为外部类范围内的类模板。 可以在封闭类的内部或外部定义它们。
下面的代码演示普通类中的嵌套类模板。
// nested_class_template1.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
class X
{
template <class T>
struct Y
{
T m_t;
Y(T t): m_t(t) { }
};
Y<int> yInt;
Y<char> yChar;
public:
X(int i, char c) : yInt(i), yChar(c) { }
void print()
{
cout << yInt.m_t << " " << yChar.m_t << endl;
}
};
int main()
{
X x(1, 'a');
x.print();
}
以下代码使用嵌套模板类型参数来创建嵌套类模板：
// nested_class_template2.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class X
{
template <class U> class Y
{
U* u;
public:
Y();
U& Value();
void print();
~Y();
};
Y<int> y;
public:
X(T t) { y.Value() = t; }
void print() { y.print(); }
};
template <class T>
template <class U>
X<T>::Y<U>::Y()
{
cout << "X<T>::Y<U>::Y()" << endl;
u = new U();
}
template <class T>
template <class U>
U& X<T>::Y<U>::Value()
{
return *u;
}
template <class T>
template <class U>
void X<T>::Y<U>::print()
{
cout << this->Value() << endl;
}
template <class T>
template <class U>
X<T>::Y<U>::~Y()
{
cout << "X<T>::Y<U>::~Y()" << endl;
delete u;
}
int main()
{
X<int>* xi = new X<int>(10);
X<char>* xc = new X<char>('c');
xi->print();
xc->print();
delete xi;
delete xc;
}
/* Output:
X<T>::Y<U>::Y()
X<T>::Y<U>::Y()
10
99
X<T>::Y<U>::~Y()
X<T>::Y<U>::~Y()
*/
局部类不允许具有成员模板。
模板友元
类模板可以具有友元。 类或类模板、函数或函数模板可以是模板类的友元。 友元也可以是类模板或函数模板的专用化，但不是部分专用化。
在以下示例中，友元函数将定义为类模板中的函数模板。 此代码为模板的每个实例化生成一个友元函数版本。 如果您的友元函数与类依赖于相同的模板参数，则此构造很有用。
// template_friend1.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T> class Array {
T* array;
int size;
public:
Array(int sz): size(sz) {
array = new T[size];
memset(array, 0, size * sizeof(T));
}
Array(const Array& a) {
size = a.size;
array = new T[size];
memcpy_s(array, a.array, sizeof(T));
}
T& operator[](int i) {
return *(array + i);
}
int Length() { return size; }
void print() {
for (int i = 0; i < size; i++)
cout << *(array + i) << " ";
cout << endl;
}
template<class T>
friend Array<T>* combine(Array<T>& a1, Array<T>& a2);
};
template<class T>
Array<T>* combine(Array<T>& a1, Array<T>& a2) {
Array<T>* a = new Array<T>(a1.size + a2.size);
for (int i = 0; i < a1.size; i++)
(*a)[i] = *(a1.array + i);
for (int i = 0; i < a2.size; i++)
(*a)[i + a1.size] = *(a2.array + i);
return a;
}
int main() {
Array<char> alpha1(26);
for (int i = 0 ; i < alpha1.Length() ; i++)
alpha1[i] = 'A' + i;
alpha1.print();
Array<char> alpha2(26);
for (int i = 0 ; i < alpha2.Length() ; i++)
alpha2[i] = 'a' + i;
alpha2.print();
Array<char>*alpha3 = combine(alpha1, alpha2);
alpha3->print();
delete alpha3;
}
/* Output:
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
*/
下一个示例涉及具有模板专用化的友元。 如果原始函数模板是友元，则函数模板专用化将自动为友元。
也可以只将模板的专用版本声明为友元，如以下代码中的友元声明前面的注释所示。 如果将专用化声明为友元，则必须将友元模板专用化的定义放在模板类之外。
// template_friend2.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class Array;
template <class T>
void f(Array<T>& a);
template <class T> class Array
{
T* array;
int size;
public:
Array(int sz): size(sz)
{
array = new T[size];
memset(array, 0, size * sizeof(T));
}
Array(const Array& a)
{
size = a.size;
array = new T[size];
memcpy_s(array, a.array, sizeof(T));
}
T& operator[](int i)
{
return *(array + i);
}
int Length()
{
return size;
}
void print()
{
for (int i = 0; i < size; i++)
{
cout << *(array + i) << " ";
}
cout << endl;
}
// If you replace the friend declaration with the int-specific
// version, only the int specialization will be a friend.
// The code in the generic f will fail
// with C2248: 'Array<T>::size' :
// cannot access private member declared in class 'Array<T>'.
//friend void f<int>(Array<int>& a);
friend void f<>(Array<T>& a);
};
// f function template, friend of Array<T>
template <class T>
void f(Array<T>& a)
{
cout << a.size << " generic" << endl;
}
// Specialization of f for int arrays
// will be a friend because the template f is a friend.
template<> void f(Array<int>& a)
{
cout << a.size << " int" << endl;
}
int main()
{
Array<char> ac(10);
f(ac);
Array<int> a(10);
f(a);
}
/* Output:
10 generic
10 int
*/
下一个示例显示在类模板中声明的友元类模板。 该类模板随后用作友元类的模板参数。 友元类模板必须在声明它们的类模板外面定义。 友元模板的所有专用化或部分专用化也是原始类模板的友元。
// template_friend3.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class X
{
private:
T* data;
void InitData(int seed) { data = new T(seed); }
public:
void print() { cout << *data << endl; }
template <class U> friend class Factory;
};
template <class U>
class Factory
{
public:
U* GetNewObject(int seed)
{
U* pu = new U;
pu->InitData(seed);
return pu;
}
};
int main()
{
Factory< X<int> > XintFactory;
X<int>* x1 = XintFactory.GetNewObject(65);
X<int>* x2 = XintFactory.GetNewObject(97);
Factory< X<char> > XcharFactory;
X<char>* x3 = XcharFactory.GetNewObject(65);
X<char>* x4 = XcharFactory.GetNewObject(97);
x1->print();
x2->print();
x3->print();
x4->print();
}
/* Output:
65
97
A
a
*/
重复使用模板参数
模板参数可以在模板参数列表中重复使用。 例如，以下代码是允许的：
// template_specifications2.cpp
class Y
{
};
template<class T, T* pT> class X1
{
};
template<class T1, class T2 = T1> class X2
{
};
Y aY;
X1<Y, &aY> x1;
X2<int> x2;
int main()
{
}
另请参阅
反馈
即将发布：在整个 2024 年，我们将逐步淘汰作为内容反馈机制的“GitHub 问题”，并将其取代为新的反馈系统。 有关详细信息，请参阅：https://aka.ms/ContentUserFeedback。
提交和查看相关反馈