【C++】泛型编程 ⑪ ( 类模板的运算符重载 - 函数实现写在类外部的不同的 .h 头文件和 .cpp 代码中 )

逃离我推掉我的手 2024-02-18 13:29 33阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、类模板的运算符重载 - 函数实现 写在类外部的不同的 .h 头文件和 .cpp 代码中
 *   *  1、分离代码 后的 友元函数报错信息 - 错误示例
     *   *  Student.h 头文件内容
         *  Student.cpp 代码文件内容
         *  Test.cpp 代码文件内容
         *  执行报错信息
     *  2、问题分析
 *  二、代码示例 - 函数实现 写在类外部的不同的 .h 头文件和 .cpp 代码中
 *   *  1、完整代码示例
     *   *  Student.h 头文件内容
         *  Student.cpp 代码文件内容
         *  Test.cpp 代码文件内容
     *  2、执行结果

将 类模板 函数声明 与 函数实现 分开进行编码 , 有 三种 方式 :

*  类模板 的 函数声明 与 函数实现 都写在同一个类中 , 也就是没有分开进行编码 ;
 *  类模板 的 函数实现 在 类外部进行 , 函数声明 和 实现 写在相同的 .cpp 源码文件中 ;
 *  类模板 的 函数实现 在 类外部进行 , 函数声明 和 实现 写在不同的 .h 和 .cpp 源码文件中 ;

在博客 [【C++】泛型编程 ⑨ ( 类模板的运算符重载 - 函数声明 和 函数实现 写在同一个类中 | 类模板 的 外部友元函数问题 )][C_ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _] 中实现了第一种情况 , **类模板 的 函数声明 与 函数实现 都写在同一个类中 , 也就是没有分开进行编码 ;**

在博客 [【C++】泛型编程 ⑩ ( 类模板的运算符重载 - 函数实现 写在类外部的同一个 cpp 代码中 | 类模板 的 外部友元函数二次编译问题 )][C_ _ _ _ - _ _ cpp _ _ _ _ _] 中 , 分析了 第二种情况 , 类模板 的 函数实现 在 类外部进行 , 写在 一个 cpp 源码文件中 ;

在本篇博客中 , 开始分析 第三种 情况 , 函数实现 在 类外部进行 , 函数声明 和 实现 写在不同的 .h 和 .cpp 源码文件中 ;

## 一、类模板的运算符重载 - 函数实现 写在类外部的不同的 .h 头文件和 .cpp 代码中 ##

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### 1、分离代码 后的 友元函数报错信息 - 错误示例 ###

上一篇博客 [【C++】泛型编程 ⑩ ( 类模板的运算符重载 - 函数实现 写在类外部的同一个 cpp 代码中 | 类模板 的 外部友元函数二次编译问题 )][C_ _ _ _ - _ _ cpp _ _ _ _ _] 中 , 分析了 第二种情况 , 类模板 的 函数实现 在 类外部进行 , 写在 一个 cpp 源码文件中 ;

将上述源码 分别写到 .h 头文件 , .cpp 代码文件 中 ;

#### Student.h 头文件内容 ####

**Student.h 头文件内容 :**

#include "iostream"
    using namespace std;
    
    template <typename T>
    class Student
    {
        
    	// 左移运算符重载
    	friend ostream& operator<< <T> (ostream& out, Student& s);
    
    public:
    	// 构造函数
    	Student(T x, T y);
    
    	// 重载 + 运算符
    	Student operator+(Student& s);
    
    public:
    	T a, b;
    };

#### Student.cpp 代码文件内容 ####

**Student.cpp 代码文件内容 :**

#include "Student.h"
    
    // 类模板构造函数
    // 使用  Student<T>:: 域操作符访问函数
    template <typename T>
    Student<T>::Student(T x, T y)
    {
        
    	this->a = x;
    	this->b = y;
    }
    
    // 重载 + 运算符
    // 使用  Student<T>:: 域操作符访问函数
    template <typename T>
    Student<T> Student<T>::operator+(Student<T>& s)
    {
        
    	// 函数内部的类的 <T> 模板类型 , 可加 Student<T> 可不加 Student
    	// 不加 <T> 也可以使用 , 加了也不会报错
    	Student student(this->a + s.a, this->b + s.b);
    	return student;
    }
    
    // Student 类的友元函数
    // 左移运算符重载 函数
    template <typename T>
    ostream& operator<<(ostream& out, Student<T>& s)
    {
        
    	out << "a:" << s.a << " b: " << s.b << endl;
    	return out;
    }

#### Test.cpp 代码文件内容 ####

**Test.cpp 代码文件内容 :**

#include "iostream"
    using namespace std;
    
    #include "Student.h"
    
    int main() {
        
    	// 模板类不能直接定义变量
    	// 需要将 模板类 具体化之后才能定义变量
    	Student<int> s(666, 888);
    	cout << s << endl;
    
    	Student<int> s2(222, 111);
    	cout << s2 << endl;
    
    	// 验证 加法运算符 + 重载
    	Student<int> s3 = s + s2;
    
    	// 验证 左移运算符 << 重载
    	cout << s3 << endl;
    
    	// 控制台暂停 , 按任意键继续向后执行
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

#### 执行报错信息 ####

执行 Test.cpp 中的 main 函数 , 报如下错误 :

1>------ 已启动生成: 项目: HelloWorld, 配置: Debug Win32 ------
    1>Student.cpp
    1>Test.cpp
    1>正在生成代码...
    1>Test.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "class std::basic_ostream<char,struct std::char_traits<char> > & __cdecl std::<<(class std::basic_ostream<char,struct std::char_traits<char> > &,class Student<int> &)" (?<<@std@@YAAAV?$basic_ostream@DU?$char_traits@D@std@@@1@AAV21@AAV?$Student@H@@@Z)，该符号在函数 _main 中被引用
    1>Test.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "public: __thiscall Student<int>::Student<int>(int,int)" (??0?$Student@H@@QAE@HH@Z)，该符号在函数 _main 中被引用
    1>Test.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "public: class Student<int> __thiscall Student<int>::operator+(class Student<int> &)" (??H?$Student@H@@QAE?AV0@AAV0@@Z)，该符号在函数 _main 中被引用
    1>Y:\002_WorkSpace\002_VS\HelloWorld\HelloWorld\Debug\HelloWorld.exe : fatal error LNK1120: 3 个无法解析的外部命令
    1>已完成生成项目“HelloWorld.vcxproj”的操作 - 失败。
    ========== 生成: 成功 0 个，失败 1 个，最新 0 个，跳过 0 个 ==========

![在这里插入图片描述][b1346c3898124db29695f9d860dab81e.png]

### 2、问题分析 ###

在上述示例中 , 只需要改一个地方 , 即可成功执行 ,

#include "Student.h"

导入源码时 , 导入 Student.cpp 文件 , 不能导入 Student.h ;

// 此处不能导入 .h 头文件
    // 必须导入 .cpp 源码文件
    #include "Student.cpp"

这是 类模板 的实现机制 决定的 ;

还是 两次编译 造成的问题 ;

编译代码时 , 编译到 Student.h 时 , 会生成一个 类模板 函数头 ,

编译 Student.cpp 时 , 类模板函数 不会像 普通函数 一样 , 寻找函数头 , 找不到对应的 函数头 ;

将 `#include "Student.cpp"` 包含进来 , Student.cpp 中就有 Student.h , 变相的将这两个代码定义在同一个文件中 ;

相当于 将 类模板 的 函数声明 和 函数实现 都定义在了 Student.h 头文件中 ;

这种类型的头文件 可以改成 .hpp 后缀 , 表明该文件中同时包含了 函数声明 和 函数实现 ;

## 二、代码示例 - 函数实现 写在类外部的不同的 .h 头文件和 .cpp 代码中 ##

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### 1、完整代码示例 ###

#### Student.h 头文件内容 ####

**Student.h 头文件内容 :**

#### Student.cpp 代码文件内容 ####

**Student.cpp 代码文件内容 :**

#### Test.cpp 代码文件内容 ####

**Test.cpp 代码文件内容 :**

#include "iostream"
    using namespace std;
    
    // 此处不能导入 .h 头文件
    // 必须导入 .cpp 源码文件
    #include "Student.cpp"
    
    int main() {
        
    	
    	// 模板类不能直接定义变量
    	// 需要将 模板类 具体化之后才能定义变量
    	Student<int> s(666, 888);
    	cout << s << endl;
    
    	Student<int> s2(222, 111);
    	cout << s2 << endl;
    
    	// 验证 加法运算符 + 重载
    	Student<int> s3 = s + s2;
    
    	// 验证 左移运算符 << 重载
    	cout << s3 << endl;
    
    	// 控制台暂停 , 按任意键继续向后执行
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

### 2、执行结果 ###

**执行结果 :**

a:666 b: 888
    
    a:222 b: 111
    
    a:888 b: 999
    
    请按任意键继续. . .

![在这里插入图片描述][7d212431df1f4f0fa614e0ab1358ae5e.png]

[C_ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _]: https://hanshuliang.blog.csdn.net/article/details/134510512
[C_ _ _ _ - _ _ cpp _ _ _ _ _]: https://hanshuliang.blog.csdn.net/article/details/134528915
[b1346c3898124db29695f9d860dab81e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/18/1b6091ae1f7a42839b1584cb0864f8e8.png
[7d212431df1f4f0fa614e0ab1358ae5e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/18/13b3816026f7446db40ff339031aead2.png