c++中的类模板详细讲述

### C++中的类模板详细讲述 #### 一、类模板定义及实例化 **1. 类模板定义** 类模板是一种非常强大的C++特性，它允许我们编写能够处理多种数据类型的类。类模板定义通常遵循以下格式： ```cpp template<typename T, /* 其他模板参数 */> class ClassName { // 类成员 }; ``` 这里的`typename`可以替换为`class`，两者在大多数情况下是等价的。模板参数`T`代表了一个类型参数，它可以用来定义类内的数据成员和成员函数。 **示例代码解析**: ```cpp template<class type, int width> //type 为类型参数，width 为非类型参数 class Graphics; ``` 在这个例子中，`Graphics`是一个类模板，它有两个模板参数：`type`是一个类型参数，`width`是一个非类型参数。`type`可以用作类内部的数据成员或者成员函数的类型；而`width`则是一个整型常量，可以用来定义类内部的一些固定值。 **注意事项**: - **变量隐藏**: 如果在全局域中声明了与模板参数同名的变量，则该变量在类模板内部将不可见。 - **成员命名限制**: 模板参数名不能用作类模板成员的名字。 - **模板参数唯一性**: 同一个模板参数名在一个模板定义中只能出现一次。 - **模板参数重用**: 在不同的类模板或模板声明中，可以重复使用相同的模板参数名。 - **模板参数名的可变性**: 类模板的前向声明和定义中，模板参数的名字可以不同。 - **模板参数的默认值**: 类模板的模板参数可以设置默认值，这使得我们可以省略某些模板参数的显式指定。 - **作为类型指示符的类模板**: 当类模板名被用作另一个模板定义中的类型指示符时，必须指定完整的实参列表。 **2. 类模板实例化** **定义**: 类模板实例化是指从通用的类模板定义中生成具体类的过程。实例化通常是通过提供特定类型的模板参数来完成的。 **示例**: ```cpp Graphics<int> gi; ``` 这里`Graphics<int>`就是一个类模板`Graphics`的实例化版本，它指定了类型参数`int`。 **类模板实例化的时机**: - 当使用类模板实例的名字，并且上下文环境要求存在类的定义时。 - 对象类型是一个类模板实例，当对象被定义时。 - 一个指针或引用指向一个类模板实例，当检查这个指针或引用所指的对象时。 **示例代码解析**: ```cpp template<class Type> class Graphics {}; void f1(Graphics<char>); class Rect { Graphics<double>& rsd; // 声明一个类模板引用，不需实例化 Graphics<int> si; // si 是一个 Graphics 类型的对象,需要实例化类模板 }; int main() { Graphics<char>* sc; // 仅声明一个类模板指针，不需实例化 f1(*sc); // 需要实例化,因为传递给函数 f1 的是一个 Graphics<int> 对象 int iobj = sizeof(Graphics<string>); // 需要实例化，因为 sizeof 会计算 Graphics<string> 对象的大小 } ``` 在这段代码中，`Graphics<int> si;` 和 `f1(*sc);` 都触发了类模板的实例化过程。`Graphics<char>* sc;` 只声明了一个指向类模板实例的指针，而没有实际创建实例。`int iobj = sizeof(Graphics<string>);` 使用`sizeof`运算符来获取`Graphics<string>`实例的大小，这也需要类模板被实例化。 #### 总结 类模板是C++语言的一个强大特性，它允许程序员编写能够适应不同类型的数据结构和算法。通过类模板，我们可以减少代码重复并提高代码的灵活性。了解如何正确地定义和实例化类模板对于高效利用C++语言特性至关重要。在定义类模板时，需要注意模板参数的使用规则以及模板实例化的时机，以确保程序的正确性和效率。