C++模板

模板(Template)指C++程序设计语言中的函数模板与类模板，是一种参数化类型机制，是C++泛型编程中不可缺少的一部分。模板就是实现代码重用机制的一种工具，它可以实现类型参数化，即把类型定义为参数，从而实现了真正的代码可重用性。

typename关键字有两个用途：

  • 1、常见的在模板定义中的模板形参列表，表示一个模板参数是类型参数。等同于使用class。
  • 2、使用模板类内定义的嵌套依赖类型名字时，显式指明这个名字是一个类型名。否则，这个名字会被理解为模板类的静态成员名。C++11起，这一用途也可以出现在模板以外，尽管此时typename关键字不是必要的。

下述情形对嵌套依赖类型名字不需要前置修饰typename关键字：

  • 1、派生类声明的基类列表中的基类标识符；
  • 2、成员初始化列表中的基类标识符；
  • 3、用class、struct、enum等关键字开始的类型标识符。因为它们的上下文已经指出这些标识符就是作为类型的名字。
     

函数模板

模板(Templates)可以生成通用的函数，这些函数可接受任意数据类型的参数，可返回任意类型的值，而不需对所有可能的数据类型进行函数重载。对函数类型（包括返回类型/参数类型）进行参数化，就可以使用函数处理某个类型范围的若干种类型的对象，而函数体则不需要改变。

凡是函数体相同的函数都可以用这个模板来代替，不必定义多个函数，只需在模板中定义一次即可。在调用函数时系统会根据实参的类型来取代模板中的虚拟类型，从而实现了不同函数的功能。

模板函数定义的一般形式如下所示：

template <class type> 
ret-type func-name(parameter list)
{
   // 函数的主体
}

type 是函数所使用的数据类型的占位符名称。这个名称可以在函数定义中使用。

下面是函数模板的实例，返回两个数中的最大值：

#include <iostream>
#include <string>
 
using namespace std;
 
template <typename T>
inline T const& Max (T const& a, T const& b) 
{ 
    return a < b ? b:a; 
} 
int main ()
{
 
    int i = 39;
    int j = 20;
    cout << "Max(i, j): " << Max(i, j) << endl; 
 
    double f1 = 13.5; 
    double f2 = 20.7; 
    cout << "Max(f1, f2): " << Max(f1, f2) << endl; 
 
    string s1 = "Hello"; 
    string s2 = "World"; 
    cout << "Max(s1, s2): " << Max(s1, s2) << endl; 
 
   return 0;
}

//输出：
//    Max(i, j): 39
//    Max(f1, f2): 20.7
//    Max(s1, s2): World

类模板

类模板(class templates)使得一个类可以有基于通用类型的成员，而不需要在类生成的时候定义具体的数据类型.

类模板声明的一般形式如下所示：

template <class type> 
class class-name {
    //类主体
}

type 是占位符类型名称，可以在类被实例化的时候进行指定，可以使用一个逗号分隔的列表来定义多个泛型数据类型。

下面的实例定义了类 Stack<>，并实现了泛型方法来对元素进行入栈出栈操作：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cstdlib>
#include <string>
#include <stdexcept>
 
using namespace std;
 
template <class T>
class Stack { 
  private: 
    vector<T> elems;     // 元素 
 
  public: 
    void push(T const&);  // 入栈
    void pop();               // 出栈
    T top() const;            // 返回栈顶元素
    bool empty() const{       // 如果为空则返回真。
        return elems.empty(); 
    } 
}; 
 
template <class T>
void Stack<T>::push (T const& elem) { 
    // 追加传入元素的副本
    elems.push_back(elem);    
} 
 
template <class T>
void Stack<T>::pop () { 
    if (elems.empty()) { 
        throw out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack"); 
    }
    // 删除最后一个元素
    elems.pop_back();         
} 
 
template <class T>
T Stack<T>::top () const { 
    if (elems.empty()) { 
        throw out_of_range("Stack<>::top(): empty stack"); 
    }
    // 返回最后一个元素的副本 
    return elems.back();      
} 
 
int main() 
{ 
    try { 
        Stack<int>         intStack;  // int 类型的栈 
        Stack<string> stringStack;    // string 类型的栈 
 
        // 操作 int 类型的栈 
        intStack.push(7); 
        cout << intStack.top() <<endl; 
 
        // 操作 string 类型的栈 
        stringStack.push("hello"); 
        cout << stringStack.top() << std::endl; 
        stringStack.pop(); 
        stringStack.pop(); 
    } 
    catch (exception const& ex) { 
        cerr << "Exception: " << ex.what() <<endl; 
        return -1;
    } 
}

//输出：
//    7
//    hello
//    Exception: Stack<>::pop(): empty stack