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【项目6-复数模板类】
阅读教材例10.1。该例实现了一个复数类,但是美中不足的是,复数类的实部和虚部都固定只能是double型的。可以通过模板类的技术手段,设计Complex,使实部和虚部的类型为定义对象时指定的实际类型。
(1)要求类成员函数在类外定义。
(2)在此基础上,再实现减法、乘法和除法
你可以使用的main()函数如下。
(3)友元函数提供了一种非成员函数访问私有数据成员的途径,模板类使类中的数据成员的类型变得灵活,这两种技术可以结合起来用。要求在前面方案的基础上支持用友员函数实现的加法。用于测试的main()函数如下:
[参考解答]
(1)(2)
阅读教材例10.1。该例实现了一个复数类,但是美中不足的是,复数类的实部和虚部都固定只能是double型的。可以通过模板类的技术手段,设计Complex,使实部和虚部的类型为定义对象时指定的实际类型。
(1)要求类成员函数在类外定义。
(2)在此基础上,再实现减法、乘法和除法
你可以使用的main()函数如下。
int main( ) { Complex<int> c1(3,4),c2(5,-10),c3; //实部和虚部是int型 c3=c1.complex_add(c2); cout<<"c1+c2="; c3.display( ); Complex<double> c4(3.1,4.4),c5(5.34,-10.21),c6; //实部和虚部是double型 c6=c4.complex_add(c5); cout<<"c4+c5="; c6.display( ); //下面测试减法、乘法和除法 …… return 0; }
(3)友元函数提供了一种非成员函数访问私有数据成员的途径,模板类使类中的数据成员的类型变得灵活,这两种技术可以结合起来用。要求在前面方案的基础上支持用友员函数实现的加法。用于测试的main()函数如下:
int main( ) { Complex<int> c1(3,4),c2(5,-10),c3; c3=c1.complex_add(c2); //调用成员函数支持加法运算,有一个形参 cout<<"c1+c2="; c3.display( ); Complex<double> c4(3.1,4.4),c5(5.34,-10.21),c6; c6=c4.complex_add(c5); //调用成员函数支持加法运算,有一个形参 cout<<"c4+c5="; c6.display( ); Complex<int> c7; c7=add_complex(c1,c2); //调用友员函数支持加法运算,有两个形参 cout<<"c1+c2="; c7.display( ); Complex<double> c8; c8=add_complex(c4,c5); //调用友员函数支持加法运算,有两个形参 cout<<"c4+c5="; c8.display( ); return 0; }
(1)(2)
#include <iostream> using namespace std; template<class T> //类声明前加模板的声明 class Complex { public: Complex( ) { real=0; imag=0; } Complex(T r,T i) { real=r; //类声明中的每一个T,将被对象定义时提供的实际类型代替 imag=i; } Complex complex_add(Complex &c2); Complex complex_minus(Complex &c2); Complex complex_multiply(Complex &c2); Complex complex_divide(Complex &c2); void display( ); private: T real; //数据成员的类型,也将被对象定义时提供的实际类型代替 T imag; }; //复数相加:(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i. template<class T> //每一个成员函数的定义前,必须要声明类模板 Complex<T> Complex<T>::complex_add(Complex<T> &c2) //使用了模板的类,将不再独立使用,其类名的完整表示为“类模板名<虚拟类型参数>” { Complex<T> c; //凡用到类名处也用“类模板名<虚拟类型参数>”形式;本题中求两个复数的和,自然要产生一个新的复数对象 c.real=real+c2.real; c.imag=imag+c2.imag; return c; } //复数相减:(a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i. template <class T> Complex<T> Complex<T>::complex_minus(Complex <T> &c2) { Complex <T> c; c.real=real-c2.real; c.imag=imag-c2.imag; return c; } //复数相乘:(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(bc+ad)i. template <class T> Complex<T> Complex<T>::complex_multiply(Complex <T> &c2) { Complex <T> c; c.real=real*c2.real-imag*c2.imag; c.imag=imag*c2.real+real*c2.imag; return c; } //复数相除:(a+bi)/(c+di)=(ac+bd)/(c^2+d^2) +(bc-ad)/(c^2+d^2)i template <class T> Complex<T> Complex<T>::complex_divide(Complex <T> &c2) { Complex <T> c; T d=c2.real*c2.real+c2.imag*c2.imag; c.real=(real*c2.real+imag*c2.imag)/d; //此处有危险未排除:除法溢出 c.imag=(imag*c2.real-real*c2.imag)/d; return c; } template<class T> void Complex<T>::display( ) { cout<<"("<<real<<","<<imag<<"i)"<<endl; } int main( ) { Complex<int> c1(3,4),c2(5,-10),c3; //定义对象时,用“类模板名<实际类型名>”形式 cout<<"c1="; c1.display( ); cout<<"c2="; c2.display( ); c3=c1.complex_add(c2); cout<<"c1+c2="; c3.display( ); c3=c1.complex_minus(c2); cout<<"c1-c2="; c3.display( ); c3=c1.complex_multiply(c2); cout<<"c1*c2="; c3.display( ); c3=c1.complex_divide(c2); cout<<"c1/c2="; c3.display( ); cout<<endl; Complex<double> c4(3.1,4.4),c5(5.34,-10.21),c6; //定义对象时,用“类模板名<实际类型名>”形式 cout<<"c4="; c4.display( ); cout<<"c5="; c5.display( ); c6=c4.complex_add(c5); cout<<"c4+c5="; c6.display( ); c6=c4.complex_minus(c5); cout<<"c4-c5="; c6.display( ); c6=c4.complex_multiply(c5); cout<<"c4*c5="; c6.display( ); c6=c4.complex_divide(c5); cout<<"c4/c5="; c6.display( ); return 0; }
(3)
#include <iostream> using namespace std; template<class T1> class Complex { public: Complex( ) { real=0; imag=0; } Complex(T1 r,T1 i) { real=r; imag=i; } Complex complex_add(const Complex &c2); //实现加法的成员函数 template<class T2> friend Complex<T2> add_complex(const Complex<T2> &c1, const Complex<T2> &c2); //利用了模板的外部函数要作为友元函数,注意声明方式:类声明中也必须给出模板声明。这一行程序可以在CodeBlocks中调试通过,将T2换成T1,VS2008也接受 void display( ); private: T1 real; T1 imag; }; //成员函数的实现 template<class T1> Complex<T1> Complex<T1>::complex_add(const Complex<T1> &c2) { Complex<T1> c; c.real=real+c2.real; c.imag=imag+c2.imag; return c; } //友元函数的实现 template<class T1> Complex<T1> add_complex(const Complex<T1> &c1, const Complex<T1> &c2) { Complex<T1> c; c.real=c1.real+c2.real; c.imag=c1.imag+c2.imag; return c; } template<class T1> void Complex<T1>::display( ) { cout<<"("<<real<<","<<imag<<"i)"<<endl; } int main( ) { Complex<int> c1(3,4),c2(5,-10),c3; c3=c1.complex_add(c2); //调用成员函数支持加法运算,有一个形参 cout<<"c1+c2="; c3.display( ); Complex<double> c4(3.1,4.4),c5(5.34,-10.21),c6; c6=c4.complex_add(c5); //调用成员函数支持加法运算,有一个形参 cout<<"c4+c5="; c6.display( ); Complex<int> c7; c7=add_complex(c1,c2); //调用友员函数支持加法运算,有两个形参 cout<<"c1+c2="; c7.display( ); Complex<double> c8; c8=add_complex(c4,c5); //调用友员函数支持加法运算,有两个形参 cout<<"c4+c5="; c8.display( ); return 0; }