C++模板与标准模板库（STL）入门

### C++模板与标准模板库（STL）入门 #### 1. C++模板类实例化 模板类的强大之处在于其可重用性。例如，我们可以将模板类实例化为处理整数的类，代码如下： ```cpp Range<int> range1 (0, 10); int valL = -1; int valM = 5; int valR = 20; if (range1.left(valL) == true) cout << valL << " to left, OK\n"; if (range1.contains(valM) == true) cout << valM << " in interval, OK\n"; if (range1.right(valR) == true) cout << valR << " to right, OK\n"; ``` 这里，我们无需编写额外代码，只需再次实例化模板类即可。不过要注意，模板类假定底层数据类型实现了一些函数和运算符（如 `<`、`>`、`<=`）。 在声明 `Range` 类时，使用了如下语法： ```cpp template <class Type = double> class Range ``` 这意味着在不指定参数实例化模板类时，底层类型将是 `double`，这样能避免每次都输入数据类型。我们还可以使用 `typedef` 定义同义词，示例如下： ```cpp typedef Range<> DoubleRange; DoubleRange d1(-1.0, 1.0); print (d1); ``` 处理日期时，可按以下方式操作： ```cpp typedef Range<DatasimDate> DateRange; DatasimDate today; DatasimDate anotherDate = today + 365; DateRange whatsAnotherYear(today, anotherDate); print(whatsAnotherYear); ``` 建议将所有同义词定义在一处，方便后续查找。 #### 2. 范围模板类的可重用性 范围模板类具有广泛的应用场景，例如： - 二项式、三项式和有限差分方法。 - 区间算术以及线性和非线性方程的求解，区间算术基于对某个（未知）量进行双侧估计。 - 作为更大数据结构的构建块。 若对模板类的功能不满意，可通过以下三种机制扩展其功能： - 继承 - 组合与委托 - 定义接受模板类实例的非成员函数 #### 3. 模板函数 除了模板类，还可以创建非成员（或 C 风格）的模板函数。以交换两个相同类实例的函数为例，代码如下： ```cpp template <class V> void mySwap(V& v1, V& v2) { V tmp = v2; v2 = v1; v1 = tmp; } ``` 使用示例： ```cpp int j = 10; int k = 20; mySwap(j, k); Range<int> range1 (0, 10); Range<int> range2 (20, 30); mySwap (range1, range2); ``` 可以编写多种相关的模板函数，并将它们分组到一个命名空间中。 #### 4. 模板类示例：二维点类 下面是一个完整的模板类示例，用于表示二维点，其坐标可以是不同的数据类型。 **Point.hpp 文件**： ```cpp // Point.hpp // // Generic point class. The first coordinate is of one // type and the second coordinate is of the second type. // // (C) Datasim Education BV 2006 #ifndef Point_hpp #define Point_hpp #include <iostream> using namespace std; template <class TFirst, class TSecond> class Point { private: // The two coordinates TFirst m_first; TSecond m_second; public: // Constructors & destructor Point(); // Default constructor Point(TFirst first, TSecond second); Point(const Point<TFirst, TSecond>& source); virtual ~Point(); // Destructor // Selectors TFirst First() const; // Get first coordinates TSecond Second() const; // Get second coordinate // Modifiers void First(const TFirst& val); // Set first coordinate void Second(const TSecond& val); // Set second coordinate // Functions double Distance(const Point<TFirst, TSecond>& p) const; // Assignment operator Point<TFirst, TSecond>& operator = (const Point<TFirst, TSecond>& source); // Print template <class TFirst, class TSecond> friend ostream& operator << (ostream& os, const Point<TFirst, TSecond>& p); }; #endif ``` **Point.cpp 文件**： ```cpp // Point.cpp // // Generic point class. // // Last modifi ```