C++学习34 模板类

C++除了支持模板函数，还支持模板类。模板类的目的同样是将数据类型参数化。

声明模板类的语法为：

template<typename 数据类型参数 , typename 数据类型参数 , …> class 类名{
    //TODO:
};

模板类和模板函数都是以 template 开头，后跟数据类型参数列表；数据类型参数不能为空，多个参数用逗号隔开。

一但声明了模板类，就可以用数据类型参数来声明类中的成员变量和成员函数。也就是说，原来使用C++内置类型（比如 int、float、char 等）的地方，都可以用类型参数来代替。

假如我们现在要定义一个类来表示坐标，要求坐标的数据类型可以是整数、小数和字符串，例如：

x = 10、y = 10
x = 12.88、y = 129.65
x = "东京180度"、y = "北纬210度"

这个时候就可以使用模板类，请看下面的代码：

template<typename T1, typename T2>  //这里不能有分号
class Point{
private:
    T1 x;
    T2 y;
public:
    Point(T1 _x, T2 _y): x(_x),y(_y){}
    T1 getX();
    void setX(T1 x);
    T2 getY();
    void setY(T2 y);
};

坐标 x 和 y 的数据类型不确定，借助模板类，就可以将数据类型参数化，否则就要定义多个类。

注意：模板头和类头是一个整体，可以换行，但是中间不能有分号。

上面是类的声明，还需要在类外定义成员函数。在类外定义成员函数时仍然需要带上模板头，语法为：

template<类型参数列表> 函数返回值类型 类名<类型参数列表>::函数名(参数列表){
    //TODO:
}

下面对 Point 类的成员函数进行定义：

template<typename T1, typename T2>
T1 Point<T1, T2>::getX(){
    return x;
}
template<typename T1, typename T2>
void Point<T1, T2>::setX(T1 x){
    this->x = x;
}
template<typename T1, typename T2>
T2 Point<T1, T2>::getY(){
    return y;
}
template<typename T1, typename T2>
void Point<T1, T2>::setY(T2 y){
    this->y = y;
}

应当注意：在类外定义成员函数时，template 后面的类型参数列表要与类声明时的一致。

模板类的实例化

实例化模板类时，需要指明数据类型。例如：

Point<int, int> p1(10, 20);
Point<int, float> p2(10, 15.5);
Point<float, char*> p3(12.4, "东京180度");

与模板函数不同的是，模板类在实例化时必须显式地指明数据类型，编译器不能根据给定的数据推演出数据类型。下面的实例化代码是错误的：

Point p1(10, 20);
Point p2(10.4, "东京180度");

至此，我们就可以定义模板类并实例化了。

将上面的代码整合起来，给出一个完整的示例：

#include <iostream>
using namespace std;
template<typename T1, typename T2>  //这里不能有分号
class Point{
private:
    T1 x;
    T2 y;
public:
    Point(T1 _x, T2 _y): x(_x),y(_y){}
    T1 getX();
    void setX(T1 x);
    T2 getY();
    void setY(T2 y);
};
template<typename T1, typename T2>
T1 Point<T1, T2>::getX(){
    return x;
}
template<typename T1, typename T2>
void Point<T1, T2>::setX(T1 x){
    this->x = x;
}
template<typename T1, typename T2>
T2 Point<T1, T2>::getY(){
    return y;
}
template<typename T1, typename T2>
void Point<T1, T2>::setY(T2 y){
    this->y = y;
}
int main(){
    Point<int, int> p1(10, 20);
    cout<<"p1.x="<<p1.getX()<<", p1.y="<<p1.getY()<<endl;
   
    Point<int, char*> p2(10, "东京180度");
    cout<<"p2.x="<<p2.getX()<<", p2.y="<<p2.getY()<<endl;
   
    Point<float, float> *p = new Point<float, float>(10.6, 109.3);
    cout<<"p->x="<<p->getX()<<", p->y="<<p->getY()<<endl;
    return 0;
}

注意代码第 44 行，当定义模板类的指针时，赋值号两边都需要指明具体的数据类型，且要保持一致。下面的写法是错误的：

//赋值号两边的数据类型不一致
Point<float, float> *p = new Point<float, int>(10.6, 109);
//赋值号右边没有指明数据类型
Point<float, float> *p = new Point(10.6, 109);