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队列(queue) 之 c++模板实现(友元函数和运算符重载)

一:起因

(0)拿出自己年初实现的queue队列,第一次用c++类实现queue,在和如今实现的其他复杂的STL对比,心情无比复杂;

注释:看到听到当年自己的所写所想,正的是一种享受 —— 倾听自己的幼稚也是一种美。

(1)闲话少说了,我自己现在回答自己的 三 (5) 中提到的问题,函数的返回值是用bool型还是void型??其实函数返回值是bool 还是 void是视情况而定的:例如,判空函数bool isEmpty(),比较运算符重载函数 bool operator >=(&)等判断函数; 而像交换swap(&,&),清空clear(),insert(),delete(),push,pop等一般void就可以了。

(2)再有就是是通过函数返回值返回值,还是通过参数的应用返回值呢? 仍是视情况而定的,如果返回多值,只能通过参数了;下面说一说返回单值的情况,多数是通过函数返回值返回的只有像swap(&,&) (类成员函数就一个参数的哦,默认有一个隐含的this指针),reverse()等。

(3)现在的问题是  返回单值 时是引用型(&) 还是 返回临时变量的值的形式?  第一,如果返回值的参数是该子函数的局部变量,只能以临时变量的形式返回;第二,如果在该子函数中,返回值的参数是类的成员变量(私有或共有),或者说是全局变量,可以返回引用。但是返回引用是有风险的 如,T& front(){return head->data;} 在主函数中是可以联动修改数据值的。

(4)再说const 如函数friend MyString operator+(const MyString& t1,const MyString& t2); 说明t1 t2 是不可改变的应用参数,即其作为引用仅仅是为了减少开销,并不是作为函数返回值用的,其返回值类型是MyString类型(非引用),说明返回的是函数的局部参数。

(5)再看此函数 const int &operator[](const size_t)const;
 第一个const说的是返回值,返回的是一个常量引用,不能修改;第二个const是一个参数,表示在函数内不会修改这个参数;最后一个const是表示this指针指向的是const也就是在这个函数内,这个类所有成员都相当于是const。

第三个const 还参与对重载函数的区分,这样在参数类型个数相同的情况下形成一种新的重载形式。需要注意:常成员函数是常对象唯一的对外接口,使用使应该注意。常成员函数不能更新对象的数据成员,也不能调用该类中的普通成员函数。

(6)友元类,不多说了,请看示例吧

假设我们要设计一个模拟电视机和遥控器的程序。大家都之道,遥控机类和电视机类是不相包含的,而且,遥控器可以操作电视机,但是电视机无法操作遥控器,这就比较符合友元的特性了。即我们把遥控器类说明成电视机类的友元。下面是这个例子的具体代码:
#include <iostream>
usingnamespacestd;
classTV
{
public:
friendclassTele;
TV():on_off(off),volume(20),channel(3),mode(tv){}

(7)说明了一点,我也曾经幼稚过,现在还比较幼稚,但我相信,只要坚持最初梦想的人,终究会走向成熟;

(8)再次感谢自己能坚持最初的梦,相信你也有一个类似的梦;不要羡慕别人天赋,别人的成功是无法复制的,别人的辉煌是不会重演的;唯有我们自己脚踏实地的走好每一步,播下我们自己梦想的种子,大步向前。

二:代码展现

(1)queue队列类

 #include <iostream>
using namespace std;
template<typename T> class queue;
template<typename T>
class queue_item
{
    friend class queue<T>;
    queue_item(const T &i):item(i),next(0){}// next的默认值
    T item;
    queue_item *next;
};// 和 struct类似的哦,当然也可以改为struct的哦

template<typename T>
class queue
{
  public:
    queue():head(0),tail(0),n(0){}// ==0必须得有,head tail的初值要不要?
    queue(const queue &q);
    queue &operator= (const queue &q);
    ~queue();
    void push(const T &key);
    void pop();
    bool front(T &item);
    bool back(T &item);
    bool is_empty(){ return n == 0;  }
    size_t size()
    {
        return n;
    }
    void clear();
  private:
    queue_item<T> *head;
    queue_item<T> *tail;// queue_item没有默认构造函数,不知道为何可以这样声明;因为他是指针,只分配指针大小的内存,不分配对象内存的
    size_t n;
    void copy_item(const queue &q);
};
// 队尾加入元素
template<typename T>
void queue<T>::push(const T &key)
{
    queue_item<T> *item = new queue_item<T>(key);
    if(n == 0)
        head = tail = item;
    else
    {
        tail->next = item;// head指向队首元素
        tail = tail->next;// tail指向刚刚进入的节点
    }
    n++;
}
// 删除队首元素
template<typename T>
void queue<T>::pop()
{
    if(n == 0) return;
    else
    {
        queue_item<T> *tmp = head;
        head = head->next;
        delete tmp;
        n--;
    }
    return;
}
//返回队首元素
template<typename T>
bool queue<T>::front(T &item)
{
    if(n == 0) return false;
    else
        item = head->item;
    return true;
}
//返回队尾元素
template<typename T>
bool queue<T>::back(T &item)
{
    if(n == 0) return false;
    else
        item = tail->item;
    return true;
}

template<typename T>
void queue<T>::clear()
{
    //if(n == 0)  return false;
    while(n > 0)
    {
        pop();
    }
    //return true;
}
//复制构造函数
template<typename T>
queue<T>::queue(const queue &q):head(0),tail(0),n(0)
{
    copy_item(q);
}
// 析构函数
template<typename T>
queue<T>::~queue()
{
    clear();
}
//运算符重载函数
template<typename T>
queue<T> &queue<T>::operator = (const queue &q)
{
    if(this != &q)
    {
        clear();
        n = 0;
        copy_item(q);
    }
    return *this;
}
// 深度复制函数
template<typename T>
void queue<T>::copy_item(const queue &q)
{
    queue_item<T> *tmp = q.head;
    while(tmp != NULL)
    {
        push(tmp->item);
        tmp = tmp->next;
    }
}
(2)main函数测试

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <string>


using namespace std;


// test the queue class template
int main(int argc, char *argv[]) {
	queue<int> q;
	int front,back;
	if (q.is_empty())
		cout << "empty" << endl;
	else
		cout << "not empty" << endl;
	q.push(1);
	q.push(2);
	q.push(3);
	q.push(4);
	queue<int> q2(q);
	q.clear();
	if (q.is_empty())
		cout << "empty" << endl;
	else
		cout << "not empty" << endl;
    q2.front(front);
    q2.back(back);
	cout << "queue 2: " << front << endl;
	cout << "queue 2: " << back << endl;
	cout << "the size of queue 2: " << q2.size() << endl;
	q = q2;
	q.front(front);
    q.back(back);
	cout << "queue 1: " << front << endl;
	cout << "queue 1: " << back << endl;
	queue<string> qs;
	qs.push("gauss");
	qs.push("randy");
	qs.push("jiawenjie");
	string s1,s2;
	qs.front(s1);
	qs.back(s2);
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	return EXIT_SUCCESS;
}
三:体会和总结

1、如果一个类中定义了任何一种构造函数,而未定义默认构造函数,是不能够定义类的对象的如:class A{}; A  aa;(这是错误的)
    但是A *pa;(这是合法的,因为仅仅定义了一个指针,没有调用任何构造函数,不分配类对象的内存)
 2、类的private和protected成员是不能被类外访问,但是,此规则不影响friend(友元),如果我们想声明一个外部函数作为类的
    friend(友元),从而使此函数访问这类的private和protected成员,我们通过这个外部函数的原型声明在类体里,前面加上关键字friend.
 3、将A类声明为B类的友元(朋友),此时A类就是B类的友元类,友元类A的所有函数都是B类的友元函数,可以访问B类的所有私有成员
    变量,但不等于B类是A类的友元类,B类的成员函数不能访问A类的私有成员变量.
 4 、运算符重载一般也声明为友元函数(friend),
 5、现在还有两点不是很明白,请大牛指点——函数的返回值是用bool型还是void型??再有就是是通过函数返回值返回值,还是通过参数的应用返回值呢?

队列(queue) 之 c++模板实现(友元函数和运算符重载)