1. 簡(jiǎn)介

• 模板是C++支持參數(shù)化多態(tài)的工具，使用模板可以使用戶為類或者函數(shù)聲明一種一般模式，使得類中的某些數(shù)據(jù)成員或者成員函數(shù)的參數(shù)、返回值取得任意類型。
• 模板是泛型編程的基礎(chǔ)，泛型編程即以一種獨(dú)立于任何特定類型的方式編寫代碼。
• 模板是創(chuàng)建泛型類或函數(shù)的藍(lán)圖或公式。庫容器，比如迭代器和算法，都是泛型編程的例子，它們都使用了模板的概念。
• 每個(gè)容器都有一個(gè)單一的定義，比如 向量，我們可以定義許多不同類型的向量，比如 vector 或 vector 。

1.1 說明

• 模板是一種對(duì)類型進(jìn)行參數(shù)化的工具；
• 通常有兩種形式：函數(shù)模板和類模板；
• 函數(shù)模板針對(duì)僅參數(shù)類型不同的函數(shù)；
• 類模板針對(duì)僅數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)類型不同的類。

1.2 使用模版目的

能夠讓我們編寫與類型無關(guān)的代碼。比如編寫了一個(gè)交換兩個(gè)整型int 類型的swap函數(shù)，這個(gè)函數(shù)就只能實(shí)現(xiàn)int 型，對(duì)double，字符這些類型無法實(shí)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)這些類型的交換就要重新編寫另一個(gè)swap函數(shù)。使用模板的目的就是要讓這程序的實(shí)現(xiàn)與類型無關(guān)，比如一個(gè)swap模板函數(shù)，即可以實(shí)現(xiàn)int 型，又可以實(shí)現(xiàn)double型的交換。模板可以應(yīng)用于函數(shù)和類。

1.3 使用注意

模板的聲明或定義只能在全局，命名空間或類范圍內(nèi)進(jìn)行。即不能在局部范圍，函數(shù)內(nèi)進(jìn)行，比如不能在main函數(shù)中聲明或定義一個(gè)模板。

2. 函數(shù)模版

2.1 函數(shù)模板的格式：

template <typename type> ret-type func-name(parameter list) {// 函數(shù)的主體 }

其中template和class是關(guān)見字，class可以用typename 關(guān)見字代替，在這里typename 和class沒區(qū)別，<>括號(hào)中的參數(shù)叫模板形參，模板形參和函數(shù)形參很相像，模板形參不能為空。一但聲明了模板函數(shù)就可以用模板函數(shù)的形參名聲明類中的成員變量和成員函數(shù)，即可以在該函數(shù)中使用內(nèi)置類型的地方都可以使用模板形參名。模板形參需要調(diào)用該模板函數(shù)時(shí)提供的模板實(shí)參來初始化模板形參，一旦編譯器確定了實(shí)際的模板實(shí)參類型就稱他實(shí)例化了函數(shù)模板的一個(gè)實(shí)例。比如swap的模板函數(shù)形式為:

template <class T> void swap(T& a, T& b){}

當(dāng)調(diào)用這樣的模板函數(shù)時(shí)類型T就會(huì)被被調(diào)用時(shí)的類型所代替，比如swap(a,b)其中a和b是int 型，這時(shí)模板函數(shù)swap中的形參T就會(huì)被int 所代替，模板函數(shù)就變?yōu)閟wap(int &a, int &b)。而當(dāng)swap(c,d)其中c和d是double類型時(shí)，模板函數(shù)會(huì)被替換為swap(double &a, double &b)，這樣就實(shí)現(xiàn)了函數(shù)的實(shí)現(xiàn)與類型無關(guān)的代碼。

#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; }

結(jié)果：

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

2.2 注意

對(duì)于函數(shù)模板而言不存在 h(int,int) 這樣的調(diào)用，不能在函數(shù)調(diào)用的參數(shù)中指定模板形參的類型，對(duì)函數(shù)模板的調(diào)用應(yīng)使用實(shí)參推演來進(jìn)行，即只能進(jìn)行 h(2,3) 這樣的調(diào)用，或者int a, b; h(a,b)。

3. 類模版

3.1 類模板的格式為：

template<class 形參名，class 形參名，…> class 類名 { ... };

類模板和函數(shù)模板都是以template開始后接模板形參列表組成，模板形參不能為空，一但聲明了類模板就可以用類模板的形參名聲明類中的成員變量和成員函數(shù)，即可以在類中使用內(nèi)置類型的地方都可以使用模板形參名來聲明。比如

template<class T> class A{public: T a; T b; T hy(T c, T &d);};

在類A中聲明了兩個(gè)類型為T的成員變量a和b，還聲明了一個(gè)返回類型為T帶兩個(gè)參數(shù)類型為T的函數(shù)hy。

#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&); // 入棧void pop(); // 出棧T top() const; // 返回棧頂元素bool empty() const{ // 如果為空則返回真。return elems.empty(); } }; template <class T> void Stack<T>::push (T const& elem) { // 追加傳入元素的副本elems.push_back(elem); } template <class T> void Stack<T>::pop () { if (elems.empty()) { throw out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack"); }// 刪除最后一個(gè)元素elems.pop_back(); } template <class T> T Stack<T>::top () const { if (elems.empty()) { throw out_of_range("Stack<>::top(): empty stack"); }// 返回最后一個(gè)元素的副本 return elems.back(); } int main() { try { Stack<int> intStack; // int 類型的棧 Stack<string> stringStack; // string 類型的棧 // 操作 int 類型的棧 intStack.push(7); cout << intStack.top() <<endl; // 操作 string 類型的棧 stringStack.push("hello"); cout << stringStack.top() << std::endl; stringStack.pop(); stringStack.pop(); } catch (exception const& ex) { cerr << "Exception: " << ex.what() <<endl; return -1;} }

結(jié)果：

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

3.2 類模板對(duì)象的創(chuàng)建

比如一個(gè)模板類A，則使用類模板創(chuàng)建對(duì)象的方法為A m;在類A后面跟上一個(gè)<>尖括號(hào)并在里面填上相應(yīng)的類型，這樣的話類A中凡是用到模板形參的地方都會(huì)被int 所代替。當(dāng)類模板有兩個(gè)模板形參時(shí)創(chuàng)建對(duì)象的方法為A<int, double> m;類型之間用逗號(hào)隔開。

3.3 對(duì)于類模板，模板形參的類型必須在類名后的尖括號(hào)中明確指定。

比如A<2> m;用這種方法把模板形參設(shè)置為int是錯(cuò)誤的（編譯錯(cuò)誤：error C2079: ‘a(chǎn)’ uses undefined class ‘A’），類模板形參不存在實(shí)參推演的問題。也就是說不能把整型值2推演為int 型傳遞給模板形參。要把類模板形參調(diào)置為int 型必須這樣指定A m。

3.4 在類模板外部定義成員函數(shù)的方法為：

template<模板形參列表> 函數(shù)返回類型 類名<模板形參名>::函數(shù)名(參數(shù)列表){函數(shù)體}，
比如有兩個(gè)模板形參T1，T2的類A中含有一個(gè)void h()函數(shù)，則定義該函數(shù)的語法為：

template<class T1,class T2> void A<T1,T2>::h(){}。
注意：當(dāng)在類外面定義類的成員時(shí)template后面的模板形參應(yīng)與要定義的類的模板形參一致。

3.5 再次提醒注意

模板的聲明或定義只能在全局，命名空間或類范圍內(nèi)進(jìn)行。即不能在局部范圍，函數(shù)內(nèi)進(jìn)行，比如不能在main函數(shù)中聲明或定義一個(gè)模板。

4 模板的形參

有三種類型的模板形參：類型形參，非類型形參和模板形參。

4.1 類型形參

• 類型形參由關(guān)見字class或typename后接說明符構(gòu)成，如template void h(T a){};其中T就是一個(gè)類型形參，類型形參的名字由用戶自已確定。模板形參表示的是一個(gè)未知的類型。模板類型形參可作為類型說明符用在模板中的任何地方，與內(nèi)置類型說明符或類類型說明符的使用方式完全相同，即可以用于指定返回類型，變量聲明等。
• 不能為同一個(gè)模板類型形參指定兩種不同的類型，比如templatevoid h(T a, T b){}，語句調(diào)用h(2, 3.2)將出錯(cuò)，因?yàn)樵撜Z句給同一模板形參T指定了兩種類型，第一個(gè)實(shí)參2把模板形參T指定為int，而第二個(gè)實(shí)參3.2把模板形參指定為double，兩種類型的形參不一致，會(huì)出錯(cuò)。（針對(duì)函數(shù)模板）
• 當(dāng)我們聲明類對(duì)象為：A a，比如templateT g(T a, T b){}，語句調(diào)用a.g(2, 3.2)在編譯時(shí)不會(huì)出錯(cuò)，但會(huì)有警告，因?yàn)樵诼暶黝悓?duì)象的時(shí)候已經(jīng)將T轉(zhuǎn)換為int類型，而第二個(gè)實(shí)參3.2把模板形參指定為double，在運(yùn)行時(shí)，會(huì)對(duì)3.2進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為3。當(dāng)我們聲明類的對(duì)象為：A a,此時(shí)就不會(huì)有上述的警告，因?yàn)閺膇nt到double是自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換。

#ifndef TEMPLATE_DEMO_HXX #define TEMPLATE_DEMO_HXXtemplate<class T> class A{public:T g(T a,T b);A(); };#endifTemplateDemo.cpp#include<iostream.h> #include "TemplateDemo.h"template<class T> A<T>::A(){}template<class T> T A<T>::g(T a,T b){return a+b; }void main(){A<int> a;cout<<a.g(2,3.2)<<endl; }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C++ 模版类和模板函数介绍及使用的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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