[C++知识库]C++模板介绍

C++模板介绍

C++ 模板

模板（template）是泛型编程的基础，泛型编程即以一种独立于任何特定类型的方式编写代码。

【泛型，实质上就是不使用具体数据类型（例如 int、double 等），而是使用一种通用类型来进行程序设计的方法——泛型也是一种数据类型，只不过它是一种用来代替所有类型的“通用类型”，该方法可以大规模的减少程序代码的编写量。泛型在实现了参数化类型。】

C++引入模板机制，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。可以使用模板来定义函数和类。

为什么使用模板？

为求两个数的最大值，我们定义MAX()函数需要针对不同的数据类型分别定义：

//函数1.
int max(int x,int y)
{
? ? return(x>y)?x:y ;
}

//函数2.
float max( float x,float y)
{
? ? return (x>y)? x:y ;
}

//函数3.
double max(double x,double y)
{
? ? return (x>y)? x:y ;
}

主函数中这样调用
int main()
{
? ? int n1, n2;
? ? cout << "输入两个整数: ";
? ? cin >> n1 >> n2;
? ? cout << "大数是： " << ?max(n1,n2);

? ? return 0;
}

留心上述的max()函数，它们都具有同样的功能，即求两个数的最大值，针对不同的数据类型分别定义，有些繁琐，能否只写一套代码解决这个问题呢？使用下面介绍的模板技术。

函数模板

函数模板是通用的函数描述，也就是说，它们使用泛型来定义函数，其中的泛型可用具体的类型(如int或double)替换。通过将类型作为参数传递给模板，可使编译器生成该类型的函数。由于模板允许以泛型(而不是具体类型)的方式编写程序，因此有时也被称为通用编程。由于类型是用参数表示的，因此模板特性有时也被称为参数化类型(parameterized types)。

创建模板，关键字template和typename或class代替typename。并使用尖括号。

函数模板的一般形式如下：

Template <class或typename T>

返回类型 函数名（形参表）

{//函数定义体 }

将前面例子中，实现求两个数的最大值的的多个函数，改用模板：

template <typename T>
T max(T &x,T &y)
{
????return(x > y)?x:y;
}

其它部分不变。

完整代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename T>
T max(T &x,T &y)
{ 
	return(x > y)?x:y;
}

//主函数中这样调用 
int main()
{
    int n1=3, n2=4;
    cout << "大数是： " <<  max(n1,n2) <<endl;
    
    double f1=1.52, f2=2.63;
    cout << "大数是： " <<  max(f1,f2) <<endl;
    
    return 0;
}

运行之，显示如下：

大数是： 4
大数是： 2.63

又如，一个实现两个数据交换的函数模板：

template <typename T>
void exchange(T &a, T &b)
{
????T temp;
????temp = a;
????a = b;
????b = temp;?????
}

可以像下面这样使用上面定义的函数模板：
double a, b;
exchange(a, b); // T 为 double 类型
int c, d;
exchange(c, d); // T 为 int 类型

完整代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename T>
void exchange(T &a, T &b)
{
    T temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;      
}

//主函数中这样调用 
int main()
{
    int a, b;
 
    cout << "输入两个整数: ";
    cin >> a >> b;
    exchange(a, b);
    cout << a <<" "<< b;
    
    return 0;
}

运行之，显示如下：

输入两个整数: 7 8
8 7

使用上面的例子程序，我们可以交换两个同类型(int,double……)的值。

类模板

定义类模板的一般形式如下：

Template<class或者也可以用typename T>

class类名｛

//类定义．．．．．．

｝;

说明：其中，template是声明各模板的关键字，表示声明一个模板，模板参数可以是一个，也可以是多个。

现在，写一个比较类模板，其功能：

里面有两个私有成员；

在类里有求私有成员中的最大值和最小值的两个公有成员；

用来判断两个数的大小。代码如下：

template <class Type>
class compare
{
?? ?public:
?? ??? ?compare(Type a,Type b)
?? ??? ?{
?? ??? ??? ?x = a;
?? ??? ??? ?y = b;
?? ??? ?}
?? ??? ?Type max()
?? ??? ?{
?? ??? ??? ?return (x>y)?x:y;
?? ??? ?}
?? ??? ?Type min()
?? ??? ?{
?? ??? ??? ?return (x<y)?x:y;
?? ??? ?}
?? ?private:
?? ??? ?Type x;
?? ??? ?Type y;
};

完整代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

//类模板 
template <class Type>
class compare
{
	public:
		compare(Type a,Type b)
		{
			x = a;
			y = b;
		}
		Type max()
		{
			return (x>y)?x:y;
		}
		Type min()
		{
			return (x<y)?x:y;
		}
	private:
		Type x;
		Type y;
};

//主函数中这样调用
int main()
{
    compare<int> C1(3,5);
	cout<<"最大值："<<C1.max()<<endl;
	cout<<"最小值："<<C1.min()<<endl;
	
	compare<float> C2(3.5,3.6);
	cout<<"最大值："<<C2.max()<<endl;
	cout<<"最小值："<<C2.min()<<endl;

    return 0;
}

运行之，显示如下：

最大值：5
最小值：3
最大值：3.6
最小值：3.5

函数模板可以作为类模板成员

类模板中的成员函数还可以是一个函数模板。例如：

#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class A
{
public:
    template <class T2>
    void Func(T2 t) { cout << t; }  //成员函数模板
};
int main()
{
    A<int> a;
    a.Func("Hi ");  //成员函数模板Func被实例化
    a.Func("hello");
    return 0;
}

运行之，显示如下：

Hi hello