C++ 模板【第034讲】

兔子罗杰

模板是泛型编程的基础，泛型编程即以一种独立于任何特定类型的方式编写代码。
模板是创建泛型类或函数的蓝图或公式。库容器，比如迭代器和算法，都是泛型编程的例子，它们都使用了模板的概念。
每个容器都有一个单一的定义，比如 向量，我们可以定义许多不同类型的向量，比如 vector <int> 或 vector <string>。
您可以使用模板来定义函数和类，接下来让我们一起来看看如何使用。
一、函数模板

模板函数定义的一般形式如下所示：
template <typename type> ret-type func-name(parameter list)
{
   // 函数的主体
}
在这里，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：
实例
#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;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
Max(i, j): 39
Max(f1, f2): 20.7
Max(s1, s2): World
二、类模板

正如我们定义函数模板一样，我们也可以定义类模板。泛型类声明的一般形式如下所示：
template <class type> class class-name {
.
.
.
}
在这里，type 是占位符类型名称，可以在类被实例化的时候进行指定。您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：

实例
#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;
    }
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
7
hello
Exception: Stack<>::pop(): empty stack
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