0x00 前言
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0x01 函数模板和类模板
C++最重要的特性之一就是代码重用，为了实现代码重用，代码必须具有通用性。
通用代码应不受数据类型的影响，并且可以自动适应数据类型的变化。这种程序设计类型称为参数化程序设计。
所谓多态性，就是将程序所处理的对象的类型参数化，使得一段程序可以用于处理多种不同类型的对象。
1 函数模板
函数模板的定义形式为：
template<模板参数表>
类型名 函数名(参数表)
{
函数体的定义
}
所有函数模板的定义都是用关键字template开始的，该关键字之后是使用尖括号<>括起来的“模板参数表”，模板参数表由用逗号分隔的模板参数构成，可以包括以下内容：
（1）class(或typename)标识符，指明可以接收一个类型参数。这些类型参数代表的是类型，可以是内部类型或自定义类型。
（2）“类型说明符”标识符，指明可以接收一个由“类型说明符”所规定的常量作为参数。
（3）template<参数表>class标识符，指明可以接收一个类模板名作为参数。
类型参数可以用来指定函数模板本身的形参类型、返回值类型，以及声明函数中的局部变量。函数模板中函数体的定义方式预定义普通函数类似。
当类型参数的含义确定后，编译器将以函数模板为样板，生成一个函数，这一过程称为函数模板的实例化。
例：函数模板示例
#include<iostream>
using namespace std;
template<class T>
void outputArray(const T *array, int count){
for(int i = 0;i < count;i++){
cout<<array[i]<<" ";
}
cout<<endl;
}
int main(){
const int A_COUNT = 8, B_COUNT = 8, C_COUNT = 20;
int a[A_COUNT] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
double b[B_COUNT] = {1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5, 6.6, 7.7, 8.8};
char c[C_COUNT] = "welcome to see you!";
cout<<"a array contains:"<<endl;
outputArray(a, A_COUNT);
cout<<"b array contains"<<endl;
outputArray(b, B_COUNT);
cout<<"c array contains:"<<endl;
outputArray(c, C_COUNT);
return 0;
}
运行结果：
a array contains:
1 2 3 4 5 6 7 8
b array contains
1.1 2.2 3.3 4.4 5.5 6.6 7.7 8.8
c array contains:
w e l c o m e t o s e e y o u !
当编译器检测到程序中调用函数模板outputArray时，便用outputArray的第一个实参类型替换掉整个模板定义中的T，并建立用来输出指定类型数组的一个完整的函数，然后再编译这个新建的函数。
虽然函数模板的适用刑事与函数类似，但二者有本质的区别，这主要表现在以下3个方面：
（1）函数模板本身在编译时不会生成任何目标代码，只有由模板生成的实例会生成目标代码。
（2）被多个源文件引用的函数模板，应当联通函数体一同放在头文件中，而不能像普通函数那样只将声明放在头文件中。
（3）函数指针也只能指向模板的实例，而不能指向模板本身。
2 类模板
使用类模板使用户可以为类定义一种模式，使得类中的某些数据成员、某些成员函数的参数、返回值或局部变量能够取任意值（包括系统预定义的和用户自定义的）
类模板声明的语法形式是：
template<模板参数表>
class 类名
{
类成员声明
}
如果需要在类模板意外定义其成员函数，则要采用以下的形式：
template<模板参数表>
类型名 类名<模板参数表示符列表>::函数名(参数表)
使用一个模板类来建立对象时，应按如下形式声明：
模板名<模板参数表>对象名1,...,对象名n;
模板类的UML图表示如下，在途中，形式参数时T，把它用作类说明中的类型信息的占位符。
通过把参数绑定到形式参数可以创建具体的类，这称为类模板的实例化。在UML语言中对类模板的实例化时通过使用绑定<<bind>>构造型的依赖关系表示的。有两种说明绑定元素的形式，如下图所示：
表示为参数化A ，通过参数表来绑定
通过<< bind>>来绑定元素
例：类模板应用举例
#include <iostream>
#include<cstdlib>
using namespace std;
struct Student{
int id;
float gpa;
};
template<class T>
class Store{
private:
T item;
bool haveValue;
public:
Store();
T &getElem();
void putElem(const T &x);
};
template<class T>
Store<T>::Store():haveValue(false){}
template<class T>
T &Store<T>::getElem(){
if(!haveValue){
cout << "No item present!" << endl;
exit(1);
}
return item;
}
template<class T>
void Store<T>::putElem(const T &x){
haveValue = true;
item = x;
}
int main() {
Store<int>s1, s2;
s1.putElem(3);
s2.putElem(-7);
cout << s1.getElem() << " " << s2.getElem() << endl;
Student g = {1000, 23};
Store<Student>s3;
s3.putElem(g);
cout << "The student id is" << s3.getElem().id << endl;
Store<double>d;
cout << "Retrieving object d ...";
cout << d.getElem() << endl;
return 0;
}
运行结果：
3 -7
The student id is1000
Retrieving object d ...No item present!
以上。
参考文档：
郑莉 董渊 何江舟.《C++语言程序设计（第4版）》[M].北京：清华大学出版社。