《面向?qū)ο蟪潭仍O計基礎（第2版）》第九章類屬機制

第九章

類屬機制類屬的作用類屬類的定義與實例化類屬類的繼承關(guān)系類屬函數(shù)的定義與實例化§9.1類屬類屬是實現(xiàn)編譯時多態(tài)性的另一種機制，這種機制通過將數(shù)據(jù)類型參數(shù)化使得程序具有多態(tài)性類屬機制的基本思想：實際應用中，一些函數(shù)的功能相同，唯一的區(qū)別只在于處理對象的數(shù)據(jù)類型不同，若用函數(shù)重載實現(xiàn)，則需編寫多個函數(shù)：例：intmax(inti,intj) floatmax(floati,floatj) {returni>j?i:j;} {returni>j?i:j;}編程時只提供一套實現(xiàn)該功能的程序?qū)嶓w，然后將數(shù)據(jù)類型作為參數(shù)傳遞，這就是類屬機制的思想C++語言中，使用模板來實現(xiàn)類屬機制模板具有形式類屬參數(shù)：將數(shù)據(jù)類型作為模板的參數(shù)，參數(shù)化的數(shù)據(jù)類型就是形式類屬參數(shù)模板須經(jīng)過實例化后才能使用：實例化是指用某一具體數(shù)據(jù)類型替代模板中的形式類屬參數(shù)的過程，該確定的數(shù)據(jù)類型稱為實際類屬參數(shù)。C++語言的模板函數(shù)模板（類屬函數(shù)）函數(shù)的形式參數(shù)表中某些形式參數(shù)的數(shù)據(jù)類型被參數(shù)化函數(shù)模板本身不是函數(shù)，經(jīng)實例化后才得到函數(shù)類模板（類屬類）類的數(shù)據(jù)成員的類型或成員函數(shù)的形參類型被參數(shù)化類屬類也不是類，經(jīng)實例化后才得到具體的類§9.2類模板

一、類屬類的定義一般形式：template<class類屬參數(shù)1,class類屬參數(shù)2,…>class類名{

…};

形式類屬參數(shù)表：用尖括號括起來的部分。用逗號隔開不同的形式類屬參數(shù)，每個類屬參數(shù)都由class引入類屬參數(shù)在類的聲明中有效，在類外無效在類的定義中，把這些類屬參數(shù)當數(shù)據(jù)類型來聲明各種變量例1：用類模板對數(shù)組進行排序、檢索和求和#include<iostream.h>template<classT> // 聲明一個形式類屬參數(shù)TclassARRAY{ T *set; //定義數(shù)組元素集合

int n; //定義數(shù)組元素個數(shù)public: ARRAY(T*data,inti) { set =data; n =i; } ~ARRAY(){} voidsort(); //排序

intseek(Tkey); //檢索

Tsum(); //求和};template<classT> //注意在類外聲明類模板的voidARRAY<T>::sort() //成員函數(shù)的形式{

inti,j; Td; for(i=1;i<n;i++)//冒泡排序

for(j=n-1;j>=i;j--){ if(set[j-1]>set[j]){//交換set[j-1]和set[j]的值

d =set[j-1]; set[j-1] =set[j]; set[j] =d; } }}template<classT>intARRAY<T>::seek(Tkey){ for(inti=0;i<n;i++) if(set[i]==key)returni;//找到，則返回key在數(shù)組中的位置

return-1; //找不到，返回-1}template<classT>TARRAY<T>::sum(){ T s=0; for(inti=0;i<n;i++) s +=set[i]; returns;}例2：條件編譯預處理命令

#ifdef標識符1 程序段1 #else

程序段2 #endif若標識符1已用define宏定義過，則程序段1參與編譯，否則編譯程序段2，在編譯階段實現(xiàn)分支結(jié)構(gòu)例：#include<iostream.h>#defineMAXvoidmain(){ inta,b,t;

cout<<“Inputtwointeger:”;

cin>>a>>b;#ifdefMAX t=a>b?a:b; //如定義了MAX，則求最大值#else

t=a<b?a:b; //如沒有定義了MAX，則求最小值#endif

cout<<t;}//條件編譯預處理命令的另一種形式#ifndef標識符1 若標識符1未用define宏 程序段1 定義過，則程序段1參與#else

編譯，否則編譯程序段2

程序段2#endif兩種形式的條件編譯都可省略else分支例：#ifndefTEST_DEF 若TEST_DEF未定義，則中#defineTEST_DEF

間的這段程序參與編譯，在classTEST_DEF{

該程序段中，首先宏定義……

TEST_DEF，當下次程序再次};

經(jīng)過該處時，TEST_DEF已#endif 定義過，于是不再編譯。保證該程序段在整個工程中只被唯一的編譯一次二、類屬類的實例化類模板不是類，不能用于創(chuàng)建對象，只有經(jīng)過實例化后才得到類實例化的一般形式： 類屬類名字<實際類屬參數(shù)表>

例： STACK

類模板，不能用于創(chuàng)建對象 STACK<int> obj; 實例化：用實際類屬參數(shù)int替換形式類屬參數(shù)ELEMENT_TYPE后，得到一個整形堆棧類，即可用于聲明對象。一個類模板可以實例化為多個不同的類例1中聲明的ARRAY類模板的實例化voidmain(){ inti; intIData[10]={4,2,5,3,10,-4,-5,-2,0,-3};

ARRAY<int>

myArray(IData,10); cout<<"IData["<<myArray.seek(-5)<<"]=-5"<<"\n"; cout<<"SumofIDatais:"<<myArray.sum()<<"\n"; myArray.sort(); for(i=0;i<10;i++) cout<<IData[i]<<"";}輸出結(jié)果：Idata[6]=-5SumofIDatais:10-5-4-3-20234510三、類屬類的繼承關(guān)系一個類模板可以作為一個普通類的派生類一個類模板也可作為其它類模板的基類例：#include<iostream.h>

//聲明一個類屬類作為基類。template<classTYPE>classBASE{public: voidshow(TYPEobj) {

cout<<obj<<"\n"; return; }};//聲明一個類屬類作為BASE的派生類。template<classTYPE1,classTYPE2>classDERIVED:

publicBASE<TYPE2>{public: voidshow2(TYPE1obj1,TYPE2obj2) {

cout<<obj1<<""<<obj2<<"\n"; return; }};

//演示類屬類層次的用法intmain(){ DERIVED<char*,double>obj;//基類被實例化為BASE<double>

obj.show(3.14); //正確

obj.show2("Piis:",3.14159); //正確 //obj.show(“Hasanyerror?”); //類型錯誤 //

形參類型是double，實參類型是字符串

return0;}§9.3函數(shù)模板

一、類屬函數(shù)一般形式：template<class類屬參數(shù)1,class類屬參數(shù)2,…>函數(shù)類型 函數(shù)名(形參表){ 函數(shù)體…}

例： template<classTYPE> TYPEmax(TYPEx,TYPEy) { return(x>y)?x:y; }

函數(shù)模板定義時應注意的問題在函數(shù)模板定義template中給出的每一個形式類屬參數(shù)都必須出現(xiàn)在函數(shù)形參表中如： template<classT1,classT2> voidfun(T1x,T2y) {…… }

錯誤的用法template<classTYPE> template<classTYPE>TYPE*func()

voidfunc()

{……} {TYPEobj; …… }

對于類模板的成員函數(shù)則不做此項要求函數(shù)模板的實例化由編譯系統(tǒng)根據(jù)函數(shù)調(diào)用的實際參數(shù)類型自動完成函數(shù)模板的實例化，不須顯式實例化template<classTYPE>TYPEmax(TYPEx,TYPEy){ return(x>y)?x:y;}voidmain(){ MY_CLASS obj1,obj2; max(10,5); //用整型實例化

max(obj1,obj2); //用MY_CLASS實例化}調(diào)用類屬函數(shù)時，應保證函數(shù)的實參類型與形式類屬參數(shù)完全匹配因為函數(shù)模板在實例化過程中不做任何類型轉(zhuǎn)換例：已知函數(shù)模板max的兩個形參都是形式類屬參數(shù)TYPE類型的，則以下兩個應用錯誤max(10,10.5); 一個實參是整型，另一個是double型，類型不同max(10,obj1); 一個實參是整型，另一個是MY_CLASS類型都無法實例化二、類屬函數(shù)的重載

例：#include<iostream.h>template<classTYPE>TYPEmax(TYPEx,TYPEy){ return(x>=y)?x:y;}template<classTYPE>TYPEmax(TYPEx,TYPEy,TYPEz){ TYPEw=(x>=y)?x:y; return(w>=z)?w:z;}template<classTYPE>TYPEmax(TYPEx[],intn){ TYPEm=x[0]; for(inti=0;i<n;i++) if(m<x[i]) m=x[i]; returnm;}voidmain(){ floatm,x=56,y=-55.8,z=99.1; intdata[10]={1,3,15,7,9,22,4,26,8,10}; m=max(x,y); //TYPE被實例化為float m=max(x,y,z);

intt=max(data,10);}在引入類屬函數(shù)后，確定調(diào)用函數(shù)的哪個版本所遵循的匹配原則：(1)如果某一普通函數(shù)的形參類型正好與函數(shù)調(diào)用的實際參數(shù)類型匹配，則調(diào)用該函數(shù)。否則，(2)如果能從同名的類屬函數(shù)實例化一個函數(shù)實例，而該函數(shù)的參數(shù)類型正好與函數(shù)調(diào)用的實際參數(shù)類型匹配，則調(diào)用該實例化的函數(shù)。否則，(3)對函數(shù)調(diào)用的實際參數(shù)作隱式類型轉(zhuǎn)換后與非類屬函數(shù)再作匹配，找到匹配的函數(shù)則調(diào)用它。否則，(4)提示語法錯誤。

例1：

#include<iostream.h>

template<classTYPE>voidswap(TYPE&x,TYPE&y)//聲明一個函數(shù)模板swap{ TYPEtemp;

temp=x; x=y; y=temp; cout<<"Callinggenericversionofswap().\n";}

voidswap(int&x,int&y)//重載swap，定義一特殊版本(不是模板){ inttemp;

temp=x; x=y; y=temp; cout<<"Callingspecialversionofswap().\n";}

intmain(){ inti=10,j=20;floatx=1.44,