C++中类模板如何使用

概述

C++中的类模板是一种用于定义泛型类的重要工具。使用类模板可以创建一种通用的类，该类可以适用于不同的数据类型。通过在类模板中使用模板参数，在编译时根据实际的数据类型生成具体的类。这使得代码更具灵活性和重用性。

使用类模板

使用类模板的第一步是定义一个模板类。示例代码如下：

template <typename T>
class MyArray {
private:
    T* data;
    int size;
public:
    MyArray(int s);
    ~MyArray();
    // 其他成员函数
};

template <typename T>
MyArray<T>::MyArray(int s) {
    size = s;
    data = new T[size];
}

template <typename T>
MyArray<T>::~MyArray() {
    delete[] data;
}

上述示例代码定义了一个模板类MyArray，该类包含一个私有成员data以及一个构造函数和析构函数。模板参数T可以用于指定数据类型。

在使用模板类时，需要在类名后跟上实际的数据类型，这样编译器才能根据模板生成具体的类。示例代码如下：

int main() {
    MyArray<int> intArray(10); // 创建一个存储int类型的数组
    MyArray<double> doubleArray(5); // 创建一个存储double类型的数组

    // 使用数组对象进行操作
    for (int i = 0; i < intArray.getSize(); ++i) {
        intArray[i] = i;
        cout << intArray[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    for (int i = 0; i < doubleArray.getSize(); ++i) {
        doubleArray[i] = (i + 0.5) * 2;
        cout << doubleArray[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

在上述示例中，我们通过分别指定int和double作为模板参数来创建了两个不同的数组对象。然后使用数组对象进行操作，通过下标访问数组元素并输出。

限定类型参数

在一些情况下，我们可能需要限定模板参数的类型。C++提供了两种方法来实现这一目的：通过继承和通过限定类型参数。

通过继承实现限定类型参数，示例代码如下：

template <typename T>
class MyArray {
    // 省略其他成员和函数
};

class IntArray : public MyArray<int> {
    // 通过继承，限定模板参数为int类型
};

class FloatArray : public MyArray<float> {
    // 通过继承，限定模板参数为float类型
};

int main() {
    IntArray intArray(10); // 创建一个存储int类型的数组
    FloatArray floatArray(5); // 创建一个存储float类型的数组

    // 其他操作

    return 0;
}

在上述示例中，我们先定义了一个通用的模板类MyArray，然后通过继承关系创建了两个特定类型的数组类IntArray和FloatArray。通过继承，我们限定了模板参数的类型。

通过限定类型参数实现限定模板参数，示例代码如下：

template <typename T, typename U>
class MyPair {
private:
    T first;
    U second;
public:
    MyPair(T f, U s) : first(f), second(s) {}
};

int main() {
    MyPair<int, double> pair1(1, 3.14); // 创建一个包含int和double类型的pair
    MyPair<string, string> pair2("Hello", "World"); // 创建一个包含两个string类型的pair

    // 其他操作

    return 0;
}

在上述示例中，我们定义了一个模板类MyPair，它有两个模板参数T和U。在创建对象时，可以分别指定不同的类型来生成不同的pair。

总结

C++中的类模板是一种强大的工具，可以用于创建泛型类。它通过使用模板参数，在编译时生成特定类型的类，实现代码的灵活性和重用性。使用类模板的基本步骤是定义一个模板类，使用时在类名后跟上实际的数据类型。通过继承和限定类型参数，我们还可以限定模板参数的类型。

使用类模板可以简化程序的设计和开发过程，提高代码的可维护性和可扩展性。同时，类模板也提供了一种通用的方式来处理不同类型的数据，使得代码更加灵活和易于重用。