C++_primer_plus学习笔记 第14章 C++中的代码重用
2024-05-13 03:36:10
本章内容包括：
- has-a关系
- 包含对象成员的类
- 模板类和valarray
- 私有和保护继承
- 多重继承
- 虚基类
- 创建类模板
- 使用类模板
- 模板具体化
14.1 包含对象成员的类
14.1.1 valarray类简介（数值数组模板类）
valarray<int> q_values; //int数组
valarray<double> weights; //double数组
回顾：
vector<double> vd(n);
array<int, 5> ai;
使用构造函数的例子：
double gpa[5] = { 3.1, 3.5, 3.8, 2.9, 3.3 };
valarray<double> v1; //长度为0的空数组
valarray<int> v2(8); //指定长度的空数组
valarray<int> v3(10, 8); //所有元素（8）被初始化为指定值（10）的数组
valarray<double> v4(gpa, 4); //用常规数组（gpa）的值（前4个）进行初始化
valarray<int> v5 = { 20, 32, 17, 9 }; //初始化列表
valarray类方法：
- operator[]()
- size()
- sum()
- max()
- min()
14.1.2 Student类设计
is-a模型：水果->香蕉
has-a模型：午餐->香蕉
student类的成员函数可以通过name和score使用string类和valarray类的公有方法，来操作string类的对象name和valarray类的对象score，但并不是基类和派生的继承关系。
一个类对象通过另一个类对象调用另一个类的公有方法
14.1.3 Student类示例
//程序清单 14.1 studentc.h
#pragma once
#ifndef STUDENTC_H_
#define STUDENTC_H_#include <iostream>
#include <string>
#include <valarray>using namespace std;class Student
{
private://typedef valarray<double> ArrayDb;using ArrayDb = valarray<double>; //放私有意味着只可以在student类中使用ArrDbstring name;ArrayDb scores;ostream& arr_out(ostream& os) const;public:Student() : name("Null Student"), scores() {}// 长度为0的double空数组//转换函数explicit Student(const string& s) : name(s), scores() {}//string类型显式转换为student类类型，禁止隐式转换explicit Student(int n) : name("Nully"), scores(n) {}//int类型显式转换为student类类型，包含长度为n的double空数组Student(const string& s, int n) : name(s), scores(n) {}//string和int类型的转换为student类类型Student(const string& s, const ArrayDb& a) : name(s), scores(a) {}Student(const string& s, const double* pd, int n) : name(s), scores(pd, n) {}~Student(){}double Average() const;const string& Name() const { return name; } //显示名称double& operator[](int i) { return scores[i]; } //修改某一门成绩double operator[](int i) const { return scores[i]; } //只读赋值friend istream& operator>>(istream& is, Student& stu);friend istream& getline(istream& is, Student& stu);friend ostream& operator<<(ostream& os, const Student& stu);};#endif // !STUDENTC_H_对于继承的对象，构造函数在成员初始化列表中使用类名来调用特定的基类构造函数：
hasDMA::hasDMA(const hasDMA & hs) : baseDMA(hs) {...}
对于成员对象，构造函数则使用成员名：
Student(const char * str, const double * pd, int n) : name(str), score(pd, n) {}
//程序清单 14.2
#include "studentc.h"double Student::Average() const
{if (scores.size() > 0) //元素个数return scores.sum() / scores.size();elsereturn 0;
}istream& operator>>(istream& is, Student& stu)
{is >> stu.name;return is;
}
istream& getline(istream& is, Student& stu)
{getline(is, stu.name);return is;
}
ostream& operator<<(ostream& os, const Student& stu)
{os << "Scores for " << stu.name << ":\n";stu.arr_out(os);return os;
}ostream& Student::arr_out(ostream& os) const
{int i;int lim = scores.size();if (lim > 0){for (i = 0; i < lim; i++){os << scores[i] << " ";if (i % 5 == 4) //每行5个os << endl;}if (i % 5 != 0)os << endl; //显示光标换行}elseos << "Empty array!";return os;
}//程序清单 14.3
#include <iostream>
#include "studentc.h"const int pupils = 3; //3个学士
const int quizzes = 5; //5门成绩
void set(Student& sa, int n);int main(void)
{Student ada[pupils] = { Student(quizzes), Student(quizzes), Student(quizzes) };int i;for (i = 0; i < pupils; i++)set(ada[i], quizzes);cout << "\nStudent List:\n";for (i = 0; i < pupils; i++)cout << ada[i].Name() << endl;cout << "\nResult:\n";for ( i = 0; i < pupils; i++){cout << ada[i];cout << "average: " << ada[i].Average() << endl << endl;}return 0;
}void set(Student& sa, int n)
{cout << "Enter the student's name: ";//调用friend istream& getline(istream& is, Student& stu)getline(cin, sa);cout << "Enter " << n << " quiz scores:\n";for (int i = 0; i < n; i++)//调用double& operator[](int n);cin >> sa[i];while (cin.get() != '\n')continue;
}14.2 私有继承
- 包含将对象作为一个命名的成员对象添加到类中
- 私有继承将对象作为一个未被命名的继承对象添加到类中
14.2.1 Student类新版本
- 包含版本提供两个被显式命名的对象成员
- 私有继承提供两个无名称的隐式对象成员
//程序清单 14.4
#pragma once
#ifndef STUDENTI_H_
#define STUDENTI_H_#include <iostream>
#include <string>
#include <valarray>using namespace std;class Student : private string, private valarray<double>
//私有继承使用关键字private，多个基类的继承称为多重继承
{
private:typedef valarray<double> ArrayDb;//using ArrayDb = valarray<double>;ostream& arr_out(ostream& os) const;public://基类类名代替成员名Student() : string("Null Student"), ArrayDb() {}//转换函数explicit Student(const string& s) : string(s), ArrayDb() {}//string类型显式转换为student类类型，禁止隐式转换explicit Student(int n) : string("Nully"), ArrayDb(n) {}//int类型显式转换为student类类型，包含长度为n的double空数组Student(const string& s, int n) : string(s), ArrayDb(n) {}//string和int类型的转换为student类类型Student(const string& s, const ArrayDb& a) : string(s), ArrayDb(a) {}Student(const string& s, const double* pd, int n) : string(s), ArrayDb(pd, n) {}~Student() {}double Average() const;const string& Name() const { return (const string&) *this; } //显示名称double& operator[](int i) { return ArrayDb::operator[](i); } //修改某一门成绩double operator[](int i) const { return ArrayDb::operator[](i); } //只读赋值friend istream& operator>>(istream& is, Student& stu);friend istream& getline(istream& is, Student& stu);friend ostream& operator<<(ostream& os, const Student& stu);using valarray<double>::max;
};#endif // !STUDENTI_H_
1.类名代替成员名
//包含
Student(const string& s, const double* pd, int n) : name(s), scores(pd, n) {}
//私有
Student(const string& s, const double* pd, int n) : string(s), ArrayDb(pd, n) {}2.访问基类方法：类名+：：
//包含
double Student::Average() const
{if (scores.size() > 0) //元素个数return scores.sum() / scores.size();elsereturn 0;
}
//私有
double Student::Average() const
{if (ArrDb::size() > 0) //元素个数return ArrDb::sum() / scores.size();elsereturn 0;
}3.访问基类对象：强制类型转换
//包含
const string& Name() const { return name; }
//私有
const string& Name() const { return (const string &) *this; }4.访问基类友元：强制类型转换
//包含
ostream& operator<<(ostream& os, const Student& stu)
{os << "Scores for " << stu.name << ":\n";stu.arr_out(os);return os;
}
//私有
ostream& operator<<(ostream& os, const Student& stu)
{os << "Scores for " << (const string &) stu << ":\n";stu.arr_out(os);return os;
}派生类成员函数和友元通过通过强制类型转换访问基类成员，仅限某类型单个对象，多个不好使
//程序清单 14.5
#include "studenti.h"double Student::Average() const
{if (ArrayDb::size() > 0)return ArrayDb::sum() / ArrayDb::size();elsereturn 0;
}istream& operator>>(istream& is, Student& stu)
{is >> (string&) stu;return is;
}
istream& getline(istream& is, Student& stu)
{getline(is, (string&) stu);return is;
}
ostream& operator<<(ostream& os, const Student& stu)
{os << "Scores for " << (const string&) stu << ":\n";stu.arr_out(os);return os;
}ostream& Student::arr_out(ostream& os) const
{int i;int lim = ArrayDb::size();if (lim > 0){for (i = 0; i < lim; i++){os << ArrayDb::operator[](i) << " ";if (i % 5 == 4) //每行5个os << endl;}if (i % 5 != 0)os << endl; //显示光标换行}elseos << "Empty array!";return os;
}//程序清单 14.6
#include <iostream>
#include "studenti.h"const int pupils = 3; //3个学士
const int quizzes = 5; //5门成绩
void set(Student& sa, int n);int main(void)
{Student ada[pupils] = { Student(quizzes), Student(quizzes), Student(quizzes) };int i;for (i = 0; i < pupils; i++)set(ada[i], quizzes);cout << "\nStudent List:\n";for (i = 0; i < pupils; i++)cout << ada[i].Name() << endl;cout << "\nResult:\n";for (i = 0; i < pupils; i++){cout << ada[i];cout << "average: " << ada[i].Average() << endl;//要让基类方法在派生类外可用，使用using声明，函数下放cout << "max: " << ada[i].max() << endl << endl;}return 0;
}void set(Student& sa, int n)
{cout << "Enter the student's name: ";//调用friend istream& getline(istream& is, Student& stu)getline(cin, sa);cout << "Enter " << n << " quiz scores:\n";for (int i = 0; i < n; i++)cin >> sa[i];while (cin.get() != '\n')continue;
}14.2.2 使用包含还是私有继承
- 多数C++倾向包含，首先易于理解
- 如果某个类需要3个string对象，可以使用包含声明3个独立的string成员，但私有继承只能使用一个
- 派生类可以重新定义虚函数，包含类不能
- 通常，应使用包含建立has-a关系；如果新类需要访问原有类的保护成员，或需要重新定义虚函数，则使用私有继承。
14.2.3 保护继承
- 保护继承是私有继承的变体，使用关键字protect
- 使用保护继承，基类的公有成员和保护成员都将成员派生类的保护成员
- 当从派生类再派生出另一个类时，私有继承和保护继承的区别便体现出来：
- 使用私有继承时，第三代类不能使用基类接口，因为基类方法在派生类中变成私有方法；使用保护继承时，基类公有方法在第一代中变成保护，第三代派生可以使用。
14.2.4 使用using重新定义访问权限
使用保护派生或私有派生时，基类的公有成员将成为派生类的保护成员或私有成员
要让基类方法在派生类外可用：
方法一：定义一个使用该基类方法的派生类方法
double Student::sum() const
{return std::valarry<double>::sum();
}方法二：使用using声明，函数下放。using声明只使用成员名——没有圆括号、函数特征标和返回类型
class Student : private std::string, private std::vaalarray<double>
{
...
public:using std::valarray<double>::min;using std::valarray<double>::max;
...
}
//就像Student的公有方法：
cout << "high score: " << ada[i].max() << endl;14.3 多重继承
两个主要问题：
- 从两个不同的基类继承同名方法；
- 从两个或多个相关基类继承同一个类的多个实例
//程序清单 14.7 Worker0.h
#pragma once
#ifndef WORKER0_H_
#define WORKER0_H_#include <iostream>
#include <string>using namespace std;class Worker
{
public:Worker() : fullname("no one"), id(0L) {}Worker(const string& s, long n) : fullname(s), id(n) {}virtual ~Worker() = 0; //纯虚函数，要在cpp中定义virtual void Set();virtual void Show() const;private:string fullname;long id;};class Waiter : public Worker //不写public默认私有继承
{
public:Waiter() : Worker(), panache(0) {}Waiter(const string& s, long n, int p) : Worker(s, n), panache(p) {}Waiter(const Worker& wk, int p) : Worker(wk), panache(p) {}virtual ~Waiter() {}virtual void Set();virtual void Show() const;private:int panache;};class Singer : public Worker
{
protected:enum { other, alto, contralto, soprano, bass, baritone, tenor };const static int Vtypes = 7;private:static char* pv[Vtypes]; //静态字符串数组指针，声明中声明，方法中初始化//不属于类，类似全局，所有对象共享一个int voice;public:Singer() : Worker(), voice(other) {}Singer(const string& s, long n, int v = other) : Worker(s, n), voice(v) {}Singer(const Worker& wk, int v = other) : Worker(wk), voice(v) {}virtual ~Singer() {}virtual void Set();virtual void Show() const;};#endif // !WORKER0_H_//程序清单 14.8
#include "worker0.h"Worker::~Worker() {}void Worker::Set()
{cout << "Enter worker's name: ";getline(cin, fullname);cout << "Enter worker's ID: ";cin >> id;while (cin.get() != '\n') //数字字符串混合输入，消耗换行continue;
}
void Worker::Show() const
{cout << "Name: " << fullname << endl;cout << "Employee ID: " << id << endl;
}void Waiter::Set()
{Worker::Set(); //类名+：：派生类调用基类方法cout << "Enter waiter's panache rating: ";cin >> panache;while (cin.get() != '\n')continue;
}
void Waiter::Show() const
{cout << "Category: waiter\n";Worker::Show();cout << "Panache rating: " << panache << endl;
}//初始化时，使用：：指出静态成员所属的类
char* Singer::pv[] = { (char*)"other", (char*)"alto", (char*)"contralto",(char*)"soprano", (char*)"bass", (char*)"baritone", (char*)"tenor" };
//char* Singer::pv[] = { "other", "alto", "contralto",
// "soprano", "bass", "baritone", "tenor" };
//项目>>属性>>C/C++>>语言>>符合模式>>改成否void Singer::Set()
{Worker::Set();cout << "Enter number for singer's vocal range:\n";int i;for ( i = 0; i < Vtypes; i++){cout << i << ": " << pv[i] << " ";if (3 == i % 4) //一行4个cout << endl;}if (0 != i % 4) //最后光标换行cout << endl;
//程序清单 14.9
#include <iostream>
#include "worker0.h"const int LIM = 4;int main(void)
{Waiter bob("Bob Apple", 314L, 5);Singer bev("Beverly Hills", 522L, 3);Waiter w_temp;Singer s_temp;Worker* pw[LIM] = { &bob, &bev, &w_temp, &s_temp };//基类指针（引用）可以指向基类对象/派生类对象int i;for ( i = 2; i < LIM; i++)pw[i]->Set(); //看指针指向类型决定调用哪个set()for ( i = 0; i < LIM; i++){pw[i]->Show();cout << endl;}return 0;
}14.3.1 有多少worker
从Singer和Waiter公有派生出SingingWaiter：
class SingingWaiter : public Singer, public Waiter { ... }
SingingWaiter包含两个Worker组件
SingingWaiter ed;
Worker * pw = &ed; //二义性
要改为：
Worker * pw1 = (Waiter *) &ed;
Worker * pw2 = (Singer *) &ed;
应该只包含一个基类组件——虚基类
1. 虚基类（与虚函数无关）
虚基类使多个类（基类相同）派生的对象只继承一个基类对象
class Singer : virtual public Worker { ... };
class Waiter : public virtual Worker { ... };
2. 新的构造函数规则：
传统：层层传递
14.3.2 哪个方法：模块化
//程序清单 14.10
#pragma once
#ifndef WORKERMI_H_
#define WORKERMI_H_#include <iostream>
#include <string>using namespace std;class Worker
{
public:Worker() : fullname("no one"), id(0L) {}Worker(const string& s, long n) : fullname(s), id(n) {}virtual ~Worker() = 0; //纯虚函数，要在cpp中定义virtual void Set() = 0;virtual void Show() const = 0;private:string fullname;long id;protected:virtual void Data() const;virtual void Get();
};class Waiter : virtual public Worker //不写public默认私有继承
{
public:Waiter() : Worker(), panache(0) {}Waiter(const string& s, long n, int p) : Worker(s, n), panache(p) {}Waiter(const Worker& wk, int p) : Worker(wk), panache(p) {}virtual ~Waiter() {}virtual void Set();virtual void Show() const;private:int panache;protected:virtual void Data() const;virtual void Get();};class Singer : public virtual Worker
{
protected:enum { other, alto, contralto, soprano, bass, baritone, tenor };const static int Vtypes = 7;virtual void Data() const;virtual void Get();private:static char* pv[Vtypes]; //静态字符串数组指针，声明中声明，方法中初始化int voice;public:Singer() : Worker(), voice(other) {}Singer(const string& s, long n, int v = other) : Worker(s, n), voice(v) {}Singer(const Worker& wk, int v = other) : Worker(wk), voice(v) {}virtual ~Singer() {}virtual void Set();virtual void Show() const;};class SingingWaiter : public Waiter, public Singer
{
public:SingingWaiter() {}SingingWaiter(const string& s, long n, int p = 0, int v = other): Worker(s, n), Waiter(s, n, p), Singer(s, n, v) {}SingingWaiter(const Worker& wk, int p = 0, int v = other): Worker(wk), Waiter(wk, p), Singer(wk, v) {}SingingWaiter(const Waiter& wt, int v = other): Worker(wt), Waiter(wt), Singer(wt, v) {}SingingWaiter(const Singer& sg, int p = 0):Worker(sg), Waiter(sg, p), Singer(sg) {}~SingingWaiter() {}void Set();void Show() const;
protected:virtual void Data() const;virtual void Get();};#endif // !WORKER0_H_
//程序清单 14.11
#include "workermi.h"Worker::~Worker() {}void Worker::Get()
{getline(cin, fullname);cout << "Enter worker's ID: ";cin >> id;while (cin.get() != '\n') //数字字符串混合输入，消耗换行continue;
}
void Worker::Data() const
{cout << "Name: " << fullname << endl;cout << "Employee ID: " << id << endl;
}void Waiter::Get()
{cout << "Enter waiter's panache rating: ";cin >> panache;while (cin.get() != '\n')continue;
}
void Waiter::Data() const
{cout << "Panache rating: " << panache << endl;
}
void Waiter::Set()
{cout << "Enter waiter's name: ";Worker::Get();Get();
}
void Waiter::Show() const
{cout << "Category: waiter\n";Worker::Data();Data();
}//初始化时，使用：：指出静态成员所属的类
char* Singer::pv[] = { (char*)"other", (char*)"alto", (char*)"contralto",(char*)"soprano", (char*)"bass", (char*)"baritone", (char*)"tenor" };
//char* Singer::pv[] = { "other", "alto", "contralto",
// "soprano", "bass", "baritone", "tenor" };
//项目>>属性>>C/C++>>语言>>符合模式>>改成否void Singer::Get()
{cout << "Enter number for singer's vocal range:\n";int i;for (i = 0; i < Vtypes; i++){cout << i << ": " << pv[i] << " ";if (3 == i % 4) //一行4个cout << endl;}if (0 != i % 4) //最后光标换行cout << endl;while (cin >> voice && (voice < 0 || voice >= Vtypes))cout << "Please enter a value >= 0 and <= " << Vtypes << endl;while (cin.get() != '\n')continue;
}
void Singer::Data() const
{cout << "Vocal range: " << pv[voice] << endl;
}
void Singer::Set()
{cout << "Enter singer's name: ";Worker::Get();Get();
}
void Singer::Show() const
{cout << "Category: singer\n";Worker::Data();Data();
}void SingingWaiter::Data() const
{Waiter::Data();Singer::Data();
}
void SingingWaiter::Get()
{Waiter::Get();Singer::Get();
}
void SingingWaiter::Set()
{cout << "Enter singingwaiter's name: ";Worker::Get();Get();
}
void SingingWaiter::Show() const
{cout << "Category: singing waiter\n";Worker::Data();Data();
}//程序清单 14.12
#include <iostream>
#include "workermi.h"
#include <cstring>const int SIZE = 3;int main(void)
{Worker* lolas[SIZE];int ct;for ( ct = 0; ct < SIZE; ct++){char choice;cout << "Enter the employee categlory:\n"<< "w: waiter s: singer t: singing waiter q: quit\n";cin >> choice;while (strchr("wstq", choice) == NULL){cout << "Enter w, s, t or q: ";cin >> choice;}if (choice == 'q' || choice == 'Q')break;switch (choice){case 'w':lolas[ct] = new Waiter; break;case 's':lolas[ct] = new Singer; break;case 't':lolas[ct] = new SingingWaiter; break;default:break;}cin.get();lolas[ct]->Set();}cout << "\nHere is your staff:\n";int i;for ( i = 0; i < ct; i++){cout << endl;lolas[i]->Show();}for ( i = 0; i < ct; i++)delete lolas[i];cout << "Bye.\n";return 0;
}14.4 类模板
模板提供参数化类型，即能将类型名作为参数传递给接收方来建立类或函数
14.4.1 定义类模板
//程序清单 14.13
#pragma once
#ifndef STACKTP_H_
#define STACKTP_H_#include <iostream>using namespace std;//模板类
template <class Type>
//template <typename Type>
class Stack
{
public:Stack();bool isempty(void) const;bool isfull(void) const;bool push(const Type& item);bool pop(Type& item);private:enum { MAX = 10 };Type items[MAX];int top;};//每个函数头都以相同的模板声明打头
template <class Type>
//将类限定符改为Stack<Type>::
Stack<Type>::Stack(void)
{top = 0;
}template <class Type>
bool Stack<Type>::isempty(void) const
{return top == 0;
}template <class Type>
bool Stack<Type>::isfull(void) const
{return top == MAX;
}template <class Type>
bool Stack<Type>::push(const Type& item)
{if (top < MAX){items[top++] = item;return true;}elsereturn false;
}template <class Type>
bool Stack<Type>::pop(Type& item)
{if (top > 0){item = items[--top];return true;}elsereturn false;
}
#endif // !STACKTP_H_
- 模板不是类和成员函数定义，只是编译器指令
- 模板的具体实现，称为实例化和具体化
- 不能将模板成员函数放在独立的实现文件中
- 将所有模板信息放在一个头文件中
14.4.2 使用模板类
//程序清单 14.14
#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>
#include "stacktp.h"int main(void)
{Stack<string> st;char ch;string po;cout << "Enter A to add a purchase, P to process a PO, or Q to quit.\n";while (cin >> ch && toupper(ch) != 'Q'){while (cin.get() != '\n')continue;if (!isalpha(ch)){cout << '\a';continue;}switch (ch){case 'A':case 'a':cout << "Enter a PO number add: ";cin >> po;if (st.isfull())cout << "stack already full.\n";elsest.push(po);break;case 'P':case 'p':if (st.isempty())cout << "stack already empty.\n";else{st.pop(po);cout << "PO #" << po << " popped.\n";}break;default:break;}cout << "Enter A to add a purchase, P to process a PO, or Q to quit.\n";}cout << "Bye.\n";return 0;
}- 生成模板类必须实例化
- 使用具体类型替换泛型名
下面代码创建两个栈：一个存储int，一个存储string对象
Stack<int> kernels;
Stack<string> colonels;
泛型标识符——Type——称为类型参数，类似变量，赋给的不能是数字，只能是类型
14.4.3 深入探讨模板类
可以用char指针替换string对象吗？可以，需要对程序做重大修改
1.不正确使用指针栈：
Stack<char *> st;
版本1：
string po 替换为：char * po;
仅仅创建指针，没有创建保存字符串的空间
版本2：
string po 替换为：char po[40];
数组完全与pop()方法冲突
版本3：
string po 替换为：char * po = new char [40];
栈没有保存每一个新字符
2.正确使用指针栈：
让调用程序提供一个指针数组，其中每个指针都指向不同的字符串
//程序清单 14.15
#pragma once
#ifndef STCKTP1_H_
#define STCKTP1_H_#include <iostream>using namespace std;template <class Type>
class Stack
{
public:explicit Stack(int ss = SIZE); //显式转换函数Stack(const Stack& st); //复制构造函数~Stack() { delete[] items; }bool isempty() { return top == 0; }bool isfull() { return top == stacksize; }bool push(const Type& item);bool pop(Type& item);Stack& operator=(const Stack& st);private:enum { SIZE = 10 };int stacksize;Type* items;int top;};template <class Type>
Stack<Type>::Stack(int ss) : stacksize(ss), top(0)
{items = new Type[stacksize];
}
template <class Type>
Stack<Type>::Stack(const Stack& st)
{stacksize = st.stacksize;top = st.top;items = new Type[stacksize];for (int i = 0; i < top; i++)items[i] = st.items[i];
}
template <class Type>
bool Stack<Type>::push(const Type& item)
{if (top < stacksize){items[top++] = item;return true;}elsereturn false;
}
template <class Type>
bool Stack<Type>::pop(Type& item)
{if (top > 0){item = items[--top];return true;}elsereturn false;
}
template <class Type>
Stack<Type>& Stack<Type>::operator=(const Stack<Type>& st)
{if (this == &st)return *this;delete[] items;stacksize = st.stacksize;top = st.top;items = new Type[stacksize];for (int i = 0; i < top; i++)items[i] = st.items[i];return *this;
}#endif // !STCKTP1_H_
//程序清单 14.16
#include <iostream>
#include "stcktp1.h"
#include <cstdlib>
#include <ctime>const int Num = 10;int main(void)
{srand(time(0));cout << "Enter stack size: ";int stacksize;cin >> stacksize;Stack<const char*> st(stacksize);const char* in[Num] ={"1: Hank", "2: Kiki", "3: Betty", "4: Ian", "5: Wolfgang","6: Portia", "7: Joy", "8: Xaverie", "9: Juan", "10: Miasha"};const char* out[Num];int processed = 0;int nextin = 0;while (processed < Num){if (st.isempty())st.push(in[nextin++]);else if (st.isfull())st.pop(out[processed++]);else if (rand() % 2 && nextin < Num)st.push(in[nextin++]);elsest.pop(out[processed++]);}for (int i = 0; i < Num; i++)cout << out[i] << endl;cout << "Bye.\n";return 0;
}14.4.4 数组模板示例和非类型参数
//程序清单 14.17
#pragma once
#ifndef ARRAYTP_H_
#define ARRAYTP_H_#include <iostream>
#include <cstdlib>using namespace std;template <class T, int n>
class ArrayTP
{
public:ArrayTP() {}explicit ArrayTP(const T& v);virtual T& operator[](int i);virtual T operator[] (int i) const;private:T ar[n];
};template <class T, int n>
ArrayTP<T, n>::ArrayTP(const T& v)
{for (int i = 0; i < n; i++)ar[i] = v;
}template <class T, int n>
T& ArrayTP<T, n>::operator[](int i)
{if (i < 0 || i >= n){cerr << "Error in array limits: " << i << " is out of range.\n";exit(EXIT_FAILURE);}return ar[i];
}template <class T, int n>
T ArrayTP<T, n>::operator[] (int i) const
{if (i < 0 || i >= n){cerr << "Error in array limits: " << i << " is out of range.\n";exit(EXIT_FAILURE);}return ar[i];
}#endif // !ARRAYTP_H_
template <class T, int n>
T为类型参数，int 为非类型或表达式参数
表达式参数可以是整型、枚举、引用和指针（例如double m 不合法，double &rm和double *pm合法）
模板代码不能修改参数的值，表达式的值必须是常量表达式
不同类不同对象
ArrayTP<double, 12> eggweight;
ArrayTP<double, 13> donuts;
同一类不同对象
Stack<int> egg(12);
Stack<int> dunkers(13);
14.4.5 模板多功能性
1.递归使用模板
ArrayTP<ArrayTP<int, 5>, 10> twodee;
等价于：
int twodee[10][5];
//程序清单 14.18
#include <iostream>
#include "arraytp.h"int main(void)
{ArrayTP<int, 10> sums;ArrayTP<double, 10> aves;ArrayTP<ArrayTP<int, 5>, 10> twodee;int i, j;for ( i = 0; i < 10; i++){sums[i] = 0;for ( j = 0; j < 5; j++){twodee[i][j] = (i + 1) * (j + 1);sums[i] += twodee[i][j];}aves[i] = (double)sums[i] / 10;}for ( i = 0; i < 10; i++){for ( j = 0; j < 5; j++){cout.width(2);cout << twodee[i][j] << ' ';}cout << ": sum = ";cout.width(3);cout << sums[i] << ", average = " << aves[i] << endl;}cout << "Done.\n";return 0;
}2.使用多个类型参数
//程序清单 14.19
#include <iostream>
#include <string>using namespace std;template <class T1, class T2>
class Pair
{
public:Pair() {}Pair(const T1& aval, const T2& bval) : a(aval), b(bval) {}T1& first();T2& second();T1 first() const { return a; }T2 second() const { return b; }private:T1 a;T2 b;
};template<class T1, class T2>
T1& Pair<T1, T2>::first()
{return a;
}template<class T1, class T2>
T2& Pair<T1, T2>::second()
{return b;
}int main(void)
{Pair<string, int> ratings[4] ={Pair<string, int>("AAA", 4),Pair<string, int>("BBB", 3),Pair<string, int>("CCC", 2),Pair<string, int>("DDD", 1)};int joints = sizeof(ratings) / sizeof(Pair<string, int>);cout << "Rating:\t Eatery\n";for (int i = 0; i < joints; i++)cout << ratings[i].second() << ":\t" << ratings[i].first() << endl;cout << "Oops! Revised rating:\n";ratings[3].first() = "EEE";ratings[3].second() = 5;cout << ratings[3].second() << ":\t" << ratings[3].first() << endl;return 0;
}3.默认类型模板参数
类模板的另一项新特性是可以为类型参数提供默认值：
template <class T1, class T2 = int>
class Topo { ... }
Topo<double, double> m1; //T1 is double, T2 is double
Topo<doubel> m2; //T1 is double, T2 is int
可以为类模板参数提供默认值，但不能为函数模板提供默认值
可以为非类型参数提供默认值，类模板和函数模板都适用
14.4.6 模板具体化
1.隐式实例化（用时再准备）
ArrayTP<int, 100> stuff;
编译器在需要对象前，不会生成类的隐式实例化
ArrayTP<double, 30> * pt;
pt = new ArrayTP<double, 30>;
2.显式实例化（不用也准备）
使用关键字template并指出所需类型来声明类时，编译器将生成类声明的显式实例化
template class ArrayTP<string, 100>;
虽然没有创建或提及类对象，编译器也将生成类声明（包括方法定义）
3.显式具体化（特殊类型特殊处理、特事特办）
4.部分具体化：
通用模板：template <class T1, class T2> class Pair { ... }
部分具体化模板：template <class T1> class Pair<T1, int> { ... }，template后面是没有被具体化的类型参数
14.4.7 成员模板
模板可用作结构、类或模板类的成员。
//程序清单 14.20
#include <iostream>using namespace std;//模板类beta
template <typename T>
class beta
{
public:beta(T t, int i) : q(t), n(i) {}//模板函数blabtemplate <typename U>U blab(U u, T t) { return (n.Value() + q.Value()) * u / t; }void Show() const { q.show(); n.show(); }private://模板类holdtemplate <typename V>class hold{public:hold(V v = 0) : val(v) {}void show() const { cout << val << endl; }V Value() const { return val; }private:V val;};hold <T> q;hold <int> n;};int main(void)
{beta<double> guy(3.5, 3);cout << "T was set to double\n";guy.Show();cout << "V was set to T, which is double, then V was set to int\n";cout << guy.blab(10, 2.3) << endl;cout << "U was set to int.\n";cout << guy.blab(10.0, 2.3) << endl;cout << "U was set to double.\n";return 0;
}14.4.8 将模板用作参数
//程序清单 14.21
#include <iostream>
#include "stacktp.h"using namespace std;template <template <typename T> class thing>
class Crab
{
public:Crab() {}bool push(int a, double x) { return s1.push(a) && s2.push(x); }bool pop(int& a, double& x) { return s1.pop(a) && s2.pop(x); }private:thing<int> s1;thing<double> s2;
};int main(void)
{Crab<Stack> nebula;int ni;double nb;cout << "Enter int double pairs, such as 4 3.5 (0 0 to end):\n";while (cin >> ni >> nb && ni > 0 && nb > 0){if (!nebula.push(ni, nb))break;}while (nebula.pop(ni, nb))cout << ni << ", " << nb << endl;cout << "Done\n";return 0;
}
14.4.9 模板类和友元
- 非模板友元：在模板类中将一个常规函数声明为友元
//程序清单 14.22
//非模板友元
#include <iostream>using namespace std;template<typename T>
class HasFriend
{
public:HasFriend(const T& i) : item(i) { ct++; }~HasFriend() { ct--; }friend void counts();//是所以HasFriend模板类的友元函数，HasFriend<int>和HasFriend<double>共用counts()friend void reports(HasFriend<T>& ht);private:T item;static int ct;//相同类共用ct,类方法中初始化，HasFriend<int>和HasFriend<double>有不同ct
};template <typename T>
int HasFriend<T>::ct = 0;void counts()
{cout << "int count: " << HasFriend<int>::ct << "; ";cout << "double count: " << HasFriend<double>::ct << endl;
}//非模板友元重载
void reports(HasFriend<int>& hf)
{cout << "HasFriend<int>: " << hf.item << endl;
}
void reports(HasFriend<double>& hf)
{cout << "HasFriend<double>: " << hf.item << endl;
}int main(void)
{cout << "No objects declared: ";counts();HasFriend<int> hfi1(10);cout << "After hfi1 declared: ";counts();HasFriend<int> hfi2(20);cout << "After hfi2 declared: ";counts();HasFriend<double> hfdb(10.5);cout << "After hfdb declared: ";counts();reports(hfi1);reports(hfi2);reports(hfdb);return 0;
}- 约束模板友元：
//程序清单 14.23
//约束模板友元
#include <iostream>using namespace std;template<typename T> void counts();
template<typename T> void reports(T&);template<typename TT>
class HasFriend
{
public:HasFriend(const TT& i) : item(i) { ct++; }~HasFriend() { ct--; }friend void counts<TT>();friend void reports<>(HasFriend<TT>& ht);
//或friend void reports<HasFriend>(HasFriend<TT>& ht);private:TT item;static int ct;//相同类共用ct,类方法中初始化，HasFriend<int>和HasFriend<double>有不同ct
};template <typename T>
int HasFriend<T>::ct = 0;//HasFriend<int>和HasFriend<double>有不同counts()
template <typename T>
void counts()
{cout << "template size: " << sizeof(HasFriend<T>) << "; ";cout << "template counts: " << HasFriend<T>::ct << endl;
}
template <typename T>
void reports(T& hf)
{cout << hf.item << endl;
}int main(void)
{counts<int>();HasFriend<int> hfi1(10);HasFriend<int> hfi2(20);HasFriend<double> hfdb(10.5);reports(hfi1);reports(hfi2);reports(hfdb);cout << "counts<int>() output:\n";//模板函数具体化counts<int>();cout << "counts<double>() output:\n";counts<double>();return 0;
}- 非约束模板友元：
//程序清单 14.24
#include <iostream>using namespace std;template <typename T>
class ManyFriend
{
public:ManyFriend(const T& i) : item(i) {}template <typename C, typename D> friend void show2(C&, D&);private:T item;
};template <typename C, typename D> void show2(C& c, D& d)
{cout << c.item << ", " << d.item << endl;
}int main(void)
{ManyFriend<int> hfi1(10);ManyFriend<int> hfi2(20);ManyFriend<double> hfdb(10.5);cout << "hfi1, hfi2: ";show2(hfi1, hfi2);cout << "hfi2, hfdb: ";show2(hfi2, hfdb);return 0;
}14.4.10 模板别名
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