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Day17 C++提高之类模板案例

news 2026/5/11 17:46:42

类模板案例

实现一个通用的数组类，要求如下：

可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储；
将数组中的数据存储到堆区（new)；
构造函数中可以传入数组的容量（有参构造）；
提供对应的拷贝构造函数以及operator = 防止浅拷贝问题；
提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除；
可以通过下标的方式访问数组中的元素；
可以获取数组中当前元素个数和数组的容量(私有化，设置接口可以访问，但不可修改)

构建思路：

创建一个数组的类，类中需要有数组、数组的容量、数组当前元素个数；这个数组可以存储用户输入的数据类型的数据（数据类型包含系统内置以及用户自定义的数据类型），所以数组中的每一个元素的数据类型都是通用数据类型 T，将数据开放到堆区（用new，但new出来的一般都是指针，所以用T* =new T[n]）。所以在数组类的内部维护的数组应该是T* pAddress，这个指针维护的是堆区真实存放数组元素的指针；数组的属性可以写为private，其他的写public的接口，接口应该有有参构造、拷贝构造（深拷贝）、operator、析构函数；如果是编译器提供的拷贝构造（浅拷贝）以及编译器提供的operator=都会出现浅拷贝的问题，所以需要自己写深拷贝解决这个问题（当数据有在堆区的数据，一定要自己写拷贝构造函数和operator函数防止浅拷贝问题；利用数组的下标访问数组中的元素？提供对外接口（尾插法、尾删法、获取数组容量、获取数组大小）。

因为不知道用户传入的类型是什么？所以每个数据的类型是T，模板化；用户传入容量，就new T[n]即可（这里n是用户传入的容量），返回的是T*；

类模板做分文件编写的时候，成员函数不好实现，所以将.h文件变为.hpp文件，将声明和实现都写在其中。

myArray.hpp文件

#pragma once #include<iostream> using namespace std; #include<string> //类模板作分文件编写，会报错，所以写在一个文件中，改后缀名为.hpp template<class T> class MyArray { //对外的成员函数 public: //有参构造，让用户输入容量，所以参数是用户传入的容量 MyArray(int capacity)//初始化属性值 { //cout << "myArray有参构造函数的调用" << endl; this->m_Capacity = capacity; this->m_Size = 0;//最开始容量为0 //pAddress指针指向在堆区开辟的空间 this->pAddress = new T[this->m_Capacity];//对数组进行初始化，开辟出用户需要的空间 } //拷贝构造:防止浅拷贝的问题，需要自己写拷贝构造函数 //类对象作为参数传入对象时调用拷贝构造函数 MyArray(const MyArray& arr) { //将arr数组中的值拷贝过来 //cout << "myArray拷贝构造函数的调用" << endl; this->m_Capacity = arr.m_Capacity; this->m_Size = arr.m_Size; //this->pAddress = arr.m_pAddress;浅拷贝的问题，指针不可以直接拷贝，会导致堆区的数据重复释放 //深拷贝 this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];//开辟一样大小的空间 //将arr中的数据都拷贝过来 for (int i = 0; i < this->m_Size; i++) { this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];//数组中的元素做一个传递 } } //operator=防止浅拷贝问题，进行重载，返回对象是本身，防止出现连等的操作 //两个对象直接=号时进行operator操作 //重载=。让两个对象可以直接赋值 MyArray& operator=(const MyArray &arr) { //cout << "myArray的operator=函数的调用" << endl; //先判断原来堆区是否有数据，如果有，先释放，再深拷贝 if (this->pAddress != NULL) { delete[] this->pAddress; this->pAddress = NULL; this->m_Capacity = 0; this->m_Size = 0; } //深拷贝 this->m_Capacity = arr.m_Capacity; this->m_Size - arr.m_Size; this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];//先开辟一样大小的空间 for (int i = 0; i < this->m_Size; i++) { this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];//将arr中的数据全部拿过来 } return *this;//返回自身 } //尾插法 void Push_Back(const T& value)//向数组中插入数据value { //先判断数组容量还够不够 if (this->m_Size == this->m_Capacity) { cout << "数组容量已满！塞不下了！！" << endl; return; } this->pAddress[this->m_Size] = value;//将传入的值插入数组中下标尾size的地方，也就是当前数组的最后一维（尾插） this->m_Size++;//更改数组大小+1 } //尾删法 void Pop_Back() { //让用户访问不到最后一个元素，（逻辑尾删） //数组数量-1，指针前移一个 //先判断有没有 if (this->m_Size == 0) { cout << "当前数组为空！" << endl; return; } this->m_Size--; } //通过下标方式访问元素, //若想要函数返回可以作为一个左值存在A[1]=7，因为想要作为左值，就是要改变这个值（这里是将A[1]重新赋值为7），所以用&，改变内部系统的值 //重载[]，让用户可以直接通过下标访问元素 T& operator[](int index) { return this->pAddress[index];//返回的类型是T } //返回数组的容量 int getCapacity() { return this->m_Capacity; } //返回数组大小 int getSize() { return this->m_Size; } //析构函数 ~MyArray() { //析构函数需要做的是释放空间并置空指针 if (this->pAddress != NULL) { //cout << "myArray析构造函数的调用" << endl; delete[] this->pAddress;//释放空间，是一个数组，所以需要加[] this->pAddress = NULL;//将指针置空防止是一个野指针 } } //需要维护的几个私有的属性 private: T* pAddress;//指针指向堆区开辟的真实数组 int m_Capacity;//数组容量 int m_Size;//数组元素数量 };

源文件

#include<iostream> using namespace std; #include<string> #include"myArray.hpp" //打印数组函数 void myPrint(MyArray<int> &arr) { for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++) { cout << arr[i] << endl; } } //创建自定义数据类型 class Person { public: Person() {}; Person(string name, int age) { this->m_Name = name; this->m_Age = age; } string m_Name; int m_Age; }; void test01() { //声明数组 MyArray<int>arr1(5);//对象创建会先调用构造函数，随即调用析构函数，5是传入的容量，指定类型是int for (int i = 0; i < 5; i++) { //利用尾插法向数组中插入数据 arr1.Push_Back(i); } cout << "arr1中的数据输出为：" << endl; myPrint(arr1); cout << "arr1的容量为：" << arr1.getCapacity()<<endl; cout << "arr1的大小为：" << arr1.getSize() << endl; //将arr1的值赋值给arr2，需要调用拷贝构造函数 MyArray<int>arr2(arr1);//拷贝构造函数，深拷贝，将对象作为参数传入另一个对象 cout << "arr2中的数据输出为：" << endl; myPrint(arr2); //尾删法 arr2.Pop_Back(); cout << "arr2的容量为：" << arr2.getCapacity() << endl; cout << "arr2的大小为：" << arr2.getSize() << endl; cout << "arr2中的数据输出为：" << endl; myPrint(arr2); MyArray<int>arr3(100);//创建arr3容量为100，调用有参构造函数 arr3 = arr1;//对arr3重新赋值，会调用operator的函数，赋值操作，先将arr3中的内容清空，再进行赋值拷贝操作 } void myPrintPerson(MyArray<Person>& arr) { for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++) { cout << arr[i].m_Name << " "<< arr[i].m_Age << endl; } } //测试自定义类型 void test02() { MyArray<Person>arr(5); Person p1("懒羊羊", 10); Person p2("喜羊羊", 13); Person p3("沸羊羊", 13); Person p4("美羊羊", 12); Person p5("暖羊羊", 14); //将数据插入到数组中 arr.Push_Back(p1); arr.Push_Back(p2); arr.Push_Back(p3); arr.Push_Back(p4); arr.Push_Back(p5); //打印数组 myPrintPerson(arr); cout << "arr的容量为：" << arr.getCapacity() << endl; cout << "arr的大小为：" << arr.getSize() << endl; //尾删法 arr.Pop_Back(); cout << "arr中的数据输出为：" << endl; myPrintPerson(arr); cout << "arr的容量为：" << arr.getCapacity() << endl; cout << "arr的大小为：" << arr.getSize() << endl; } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; }

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