C++ 類模板小結(雙向連結串列的類模板實現)
定義一個類模板:
template<class 模板引數表>
class 類名{
// 類定義......
};
其中,template 是宣告類模板的關鍵字,表示宣告一個模板,模板引數可以是一個,也可以是多個,可以是型別引數,也可以是非型別引數。型別引數由關鍵字class或typename及其後面的識別符號構成。非型別引數由一個普通引數構成,代表模板定義中的一個常量。例:template<class type,int width>
//type為型別引數,width為非型別引數
class Graphics;
注意:
(1)、如果在全域性域中聲明瞭與模板引數同名的變數,則該變數被隱藏掉。
(2)、模板引數名不能被當作類模板定義中類成員的名字。
(3)、同一個模板引數名在模板引數表中只能出現一次。
(4)、在不同的類模板或宣告中,模板引數名可以被重複使用。
(5)、在類模板的前向宣告和定義中,模板引數的名字可以不同。
(6)、類模板引數可以有預設實參,給引數提供預設實參的順序是先右後左。
(7)、類模板名可以被用作一個型別指示符。當一個類模板名被用作另一個模板定義中的型別指示符時,必須指定完整的實參表。
二、如何編寫一個類模板
類模板一般應用於容器類中,使得容器能夠處理各種型別的物件。下面的雙向連結串列,其節點只能存放整型資料型別的元素:
struct Node { Node( int nData = 0 ) { m_nData = nData; m_pPrev = m_pNext = NULL; } int m_nData; // 資料元素 Node* m_pPrev; // 指向上一個元素的指標 Node* m_pNext; // 指向下一個元素的指標 }; class CDList { private: int m_nCount; Node* m_pHead; Node* m_pTail; public: CDList(); virtual ~CDList(); public: int length() const { return m_nCount; } Node* get_head() const { return m_pHead; } Node* get_tail() const { return m_pTail; } public: void release(); //增加 Node* push_back( int nData ) { Node* pNewNode = new Node(nData); if ( m_pTail ) m_pTail->m_pNext = pNewNode; pNewNode->m_pPrev = m_pTail; if ( m_pTail == NULL ) m_pHead = pNewNode; m_pTail = pNewNode; m_nCount++; return pNewNode; } Node* push_front( int nData ); Node* operator[](int nIndex); //刪除 bool erase( int nIndex ); //查詢 Node* find_node( int nIndex ); };
如果要想讓此雙向連結串列能夠存放任何一種型別的元素,那必須將此類修改成類模板,其實把類改寫成類模板,並不是什麼難事,對照原來的類,一步一步改就行了!另外,這也是最不容易出錯的編碼方式。下面是實現雙向連結串列的C++程式碼:
輸出結果:#include <tchar.h> #include <stdlib.h> #include <iostream> #include <assert.h> template <typename T> struct NodeT { NodeT( T Data ) { m_Data = Data; m_pPrev = m_pNext = NULL; } T m_Data; // 通用型別的資料元素 NodeT<T>* m_pPrev; // 指向上一個元素的指標 NodeT<T>* m_pNext; // 指向下一個元素的指標 }; template <typename T> class CDListT { private: int m_nCount; // 連結串列中元素的數量 NodeT<T>* m_pHead; // 連結串列頭指標 NodeT<T>* m_pTail; // 連結串列尾指標 public: CDListT(): m_nCount(0), m_pHead(NULL), m_pTail(NULL){} template<typename T> CDListT(const T &data) : m_nCount(0), m_pHead(NULL), m_pTail(NULL) { push_front(data); } virtual ~CDListT() { release(); } public: int length() const { return m_nCount; } NodeT<T>* get_head() const { return m_pHead; } NodeT<T>* get_tail() const { return m_pTail; } public: // NodeT<T>* operator[](int nPos) { return find_node(nPos); } // bool empty() const { return ( !m_pHead || !m_pTail ); } // void release() { while(m_pHead) { NodeT<T>* temp(m_pHead); m_pHead = m_pHead->m_pNext; delete temp; m_nCount = 0; } } //從尾部增加 NodeT<T>* push_back( T Data ) { NodeT<T>* pNewNode = new NodeT<T>(Data); if ( m_pTail ) m_pTail->m_pNext = pNewNode; pNewNode->m_pPrev = m_pTail; if ( m_pTail == NULL ) m_pHead = pNewNode; m_pTail = pNewNode; m_nCount++; return pNewNode; } //從頭部增加 NodeT<T>* push_front( T Data ) { NodeT<T>* pNewNode = new NodeT<T>(Data); if ( m_pHead ) m_pHead->m_pPrev = pNewNode; pNewNode->m_pNext = m_pHead; if (m_pHead == NULL) m_pTail = pNewNode; m_pHead = pNewNode; m_nCount++; return pNewNode; } //從尾部彈出 template<typename T> T pop_back() { if( empty() ) throw("CDListT : list is empty"); NodeT<T>* temp(m_pTail); T data( m_pTail->m_Data ); m_pTail = m_pTail->m_pPrev; if( m_pTail ) m_pTail->m_pNext = NULL; else m_pHead = NULL; delete temp; m_nCount--; return data; } //從頭部彈出 template<typename T> T pop_front() { if( empty() ) throw("CDListT : list is empty"); NodeT<T>* temp(m_pHead); T data( m_pHead->m_Data ); m_pHead = m_pHead->m_pNext; if( m_pHead ) m_pHead->m_pPrev = NULL; else m_pTail = NULL; delete temp; m_nCount--; return data; } //刪除 bool erase( int nPos ) { assert(1 <= nPos && nPos <= m_nCount); NodeT<T> *pTmpNode = m_pHead; // 是否為第一個節點 if (1 == nPos) { m_pHead = m_pHead->m_pNext; if(m_pHead) { m_pHead->m_pPrev = NULL; } delete pTmpNode; --m_nCount; if (0 == m_nCount) { m_pTail = NULL; } return true; } //如果不是... for (int i = 1; i < nPos; ++i) { pTmpNode = pTmpNode->m_pNext; } pTmpNode->m_pPrev->m_pNext = pTmpNode->m_pNext; //是否為最後一個節點 if(pTmpNode->m_pNext) { pTmpNode->m_pNext->m_pPrev = pTmpNode->m_pPrev; } else { m_pTail = pTmpNode->m_pPrev; } delete pTmpNode; --m_nCount; if (0 == m_nCount) { m_pTail = NULL; } return true; } //查詢 template <typename T> NodeT<T>* find_node( int pos ) { assert(1 <= pos && pos <= m_nCount); NodeT<T>* pTmp = m_pHead; for (int i=1; i < pos; ++i) { pTmp = pTmp->m_pNext; } return pTmp; } }; int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { CDListT<int> _list; // 將CDListT例項化為一個int型別,即連結串列中資料元素為整型 _list.push_back(12); _list.push_back(23); _list.push_back(34); _list.push_back(45); _list.push_back(56); _list.push_back(67); _list.push_front(78); //12 NodeT<int> *_node = _list.find_node<int>(2); std::cout << _node->m_Data << "\r\n"; //23 _list.erase(3); //列印連結串列 int nCount = _list.length(); while( nCount > 0) { std::cout << _list.pop_back<int>() << ", "; nCount--; } system("pause"); return 0; }
12
67, 56, 45, 34, 12, 78
三、模板程式的組織 C++支援兩種模板程式碼的組織方式,分別是包含方式和分離方式。這兩種組織方式沒有太根本的區別,就是一個將程式碼全寫在標頭檔案中,分離方式是像寫類一樣宣告和定義分別寫在標頭檔案(.h檔案)和實現檔案(cpp檔案)中。
3.1、包含方式:
當然,將程式碼都寫在標頭檔案中還有一點點小要求:
1)、 如果模板的成員函式寫在類外,則需要寫成如下樣式:
template<typename T>// 每個類外成員函式前都要有這句
T CDListT<T>::pop_back()
{
if( empty() )
throw("CDListT : list empty");
NodeT<T>* temp(m_pTail);
T data( m_pTail->m_Data );
m_pTail = m_pTail->m_pPrev;
if( m_pTail )
m_pTail->m_pNext = NULL;
else
m_pHead = NULL;
delete temp;
m_nCount--;
return data;
}
2)、 對於特化的程式碼則需要在.h檔案中宣告並在.cpp檔案中定義,如果都寫在.h檔案中編譯會報重定義錯誤。
3.2、分離方式
所謂的分離方式組織程式碼,就是將模板的宣告和定義分別寫在標頭檔案(.h檔案)和實現檔案(cpp檔案)中,需要注意的是,並不是所有的編譯器都支援這種寫法,目前我只知道GCC支援這種寫法。當然,分離方式組織程式碼也有個小要求,就是在模板的宣告和定義的template關鍵字前都加上export關鍵字。比如:
// .h 標頭檔案中
export template <typename T>
class CDListT
{
//......
};
//.cpp實現檔案
export template<typename T>
T CDListT<T>::pop_back()
{
//......
}
四、學習總結:
類模板不是真正的定義,它僅在編譯時根據例項化本模板時,傳遞的實參來生成具體的類程式碼!若類模板沒有被例項化也沒有被呼叫,那編譯器不會為本模板生成任何程式碼,也不對模板程式碼作任何語法檢查。
因此,模板的過載、特化等多型性也都是在編譯期間體現出來的,如果我們對編譯生成的可執行檔案進行反彙編時,我們不會找到任何與模板有關的程式碼,因為模板只是編譯期間的產物。
如果將模板的定義部分和實現部分分離開來,編譯器真正要去完成模板實體化的時候,就會因為找不到相應的程式碼而發生連結錯誤,所以這是編譯器的問題,因為C++標準是要求能實現分離編譯的。但是!可以通過export關鍵字來實現定義與實現的分離!相關推薦
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