第7周-任务3-复数模板类

【预备】阅读P314的例10.1。

#include <iostream>
using namespace std;
class Complex   
{
public:
	Complex( ){real=0;imag=0;}     
	Complex(double r,double i){real=r;imag=i;} 
	Complex complex_add(Complex &c2); 
	void display( );   
private:
	double real; 
	double imag; 
};
Complex Complex::complex_add(Complex &c2)
{
	Complex c;
	c.real=real+c2.real;
	c.imag=imag+c2.imag;
	return c;
}   
void Complex::display( )   
{
	cout<<"("<<real<<","<<imag<<"i)"<<endl;
}
int main( )
{
	Complex c1(3,4),c2(5,-10),c3;  
	c3=c1.complex_add(c2);  
	cout<<"c1="; c1.display( );  
	cout<<"c2="; c2.display( ); 
	cout<<"c1+c2="; c3.display( );  
	return 0;
}

【题目】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用的实际类型。

（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; 
    c3=c1.complex_add(c2); 
    cout<<"c1+c2=";
    c3.display( ); 
    Complex<double>c4(3.1,4.4),c5(5.34,-10.21),c6; 
    c6=c4.complex_add(c5); 
    cout<<"c4+c5=";
    c6.display( );
    system("pause");
    return 0;
}

#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;imag=i;}   //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
    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
    c3=c1.complex_add(c2); 
    cout<<"c1+c2=";
    c3.display( ); 
    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
    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( );


    system("pause");
    return 0;
}

【拓展】模板类中的友元函数

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。模板类中能不能使用友元函数呢？当然可以，从下面的解法中品味一二。

#include <iostream>
using namespace std;

template<class numtype>
class Complex   
{
public:
	Complex( ){real=0;imag=0;}     
	Complex(numtype r,numtype i){real=r;imag=i;} 
	Complex complex_add(const Complex &c2); 
	template<class numtype> friend Complex<numtype> add_complex(const Complex<numtype> &c1, const Complex<numtype> &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
	void display( );   
private:
	numtype real; 
	numtype imag; 
};

template<class numtype>
Complex<numtype> Complex<numtype>::complex_add(const Complex<numtype> &c2)
{
	Complex<numtype> c;
	c.real=real+c2.real;
	c.imag=imag+c2.imag;
	return c;
} 

//利用了模板的友元函数的定义
template<class numtype> 
Complex<numtype> add_complex(const Complex<numtype> &c1, const Complex<numtype> &c2) 
{
	Complex<numtype> c; 
	c.real=c1.real+c2.real; 
	c.imag=c1.imag+c2.imag; 
	return c; 
} 

template<class numtype> 
void Complex<numtype>::display( )   
{
	cout<<"("<<real<<","<<imag<<"i)"<<endl;
}

int main( )
{
	Complex<int> c1(3,4),c2(5,-10),c3;  
	c3=c1.complex_add(c2);  
	cout<<"c1+c2="; 
	c3.display( );  
	Complex<double> c4(3.1,4.4),c5(5.34,-10.21),c6;  
	c6=c4.complex_add(c5);  
	cout<<"c4+c5="; 
	c6.display( ); 
	Complex<int> c7=add_complex(c1,c2);  
	cout<<"c1+c2="; 
	c7.display( );
	system("pause");
	return 0;
}