C++学习摘要之八：模板

第八章模板

模板（template）利用一种完全通用的方法来设计函数或类而不必预先说明将被使用的每个对象的类型，利用模板功能可以构造相关的函数或类的系列，因此模板也可称为参数化的类型。在C++语言中，模板可分为类模板（class template）和函数模板（function template）。

在程序中说明了一个函数模板后，编译系统发现有一个相应的函数调用时，将根据实参中的类型来确认是否匹配函数模板中对应的形参，然后生成一个重载函数。该重载函数的定义体与函数模板的函数定义体相同，称之为模板函数（template function）。

函数模板与模板函数的区别是：函数模板是模板的定义，定义中用到通用类型参数。模版函数是实实在在的函数定义，它由编译系统在遇到具体函数调用时所产生，具有程序代码。

同样，在说明了一个类模板之后，可以创建类模板的实例，即生成模板类。

类模板与摸板类的区别是：类模板是模板的定义，不是一个实实在在的类，定义中用到通用类型参数；模板类是实实在在的类定义，是类模板的实例。

1．函数模板

通过前面知识的学习可知，在所定义的函数中，函数形参的类型是固定的，当调用函数时，实参的类型要与被调函数的形参类型保持一致，否则会出现类型不一致的错误。因此，对于功能相同而只是参数的类型不同的情况，也必须定义不同的函数来分别完成相应的功能，这显然是很不灵活的。

C++语言中提供的函数模板功能就是为解决以上问题而提出的。C++语言提供的函数模板可以定义一个对任何类型变量都可进行操作的函数，从而大大增强了函数设计的通用性。因为普通函数只能传递变量参数，而函数模板却提供了传递类型的机制。

在C++语言中，使用函数模板的方法是先说明函数模板，然后实例化成相应的模板函数进行调用执行。

函数模板的一般说明形式如下：

template <类型形参表>

返回值类型 函数名（形参表）

{

//函数定义体

}

在上面的定义形式中，<参数形参表>可以有一到若干个形参，各形参前必须加上class关键字，表示传递类型，当有多个形参时，各形参间用逗号分隔。从中可以看出，<类型形参表>中的每个形参就表示了一种数据类型。“形参表”中至少有一个形参的类型必须用<类型形参表>中的形参来定义。

函数模板只是说明，不能直接执行，需要实例化为模板函数后才能执行。当编译系统发现有一个函数调用：函数名（实参表）；时，将根据“实参表”中的实参的类型和已定义的函数模板生成一个重载函数即模板函数。该模板函数的定义体与函数模板的定义体相同，而“形参表”中的类型则以“实参表”中的实际类型为依据。

2．类模板

类模板实际上就是函数模板的推广。

说明类模板的一般格式为：

template <类型形参表>

class 类模板名

{

private：

私有成员定义

protected：

保护成员定义

public：

公有成员定义

}；

（1）<类型形参表>中可以包括一到若干个形参，这些形参既可以是“类型形参”，也可以是“表达式形参”。每个类型形参前必须加class关键字，表示对类模板进行实例化时代表某种数据类型，也就是说，类型形参是在类模板实例化时传递数据类型用的；表达式形参的类型是某种具体的数据类型，当对类模板进行实例化时，给这些参数提供的是具体的数据，也就是说，表达式形参是用来传递具体数据的。当<类型形参表>中的参数有多个时，需用逗号隔开。如：

template <class arg1,int arg2,class arg3>

class myclass

{

//类的定义体

}；

此处定义的类模板名是myclass，它有三个参数arg1、arg2和arg3，其中arg1和arg3是类型形参，在类模板实例化时用于传递数据类型，arg2是表达式形参，用于在类模板实例化时传递具体数据。

（2）类模板中成员函数可以放在类模板的定义体中（此时与类中的成员函数的定义方法一致）定义，也可以放在类模板的外部来定义，此时成员函数的定义格式如下：

template <类型形参表>

函数值的返回来性 类模板名<类型名表>：：成员函数（形参）

{函数体 }

其中：类模板名即是类模板中定义的名称；

类型名表即是类模板定义中的<类型形参表>中的形参名。

（3）类模板定义只是对类的描述，它本身还不是一个实实在在的类，是类模板。

（4）类模板不能直接使用，必须先实例化为相应的模板类，定义模板类的对象（即实例）后，才可使用。可以用以下方式创建类模板的实例。

类模板名<类型实参表> 对象名表；

此处的<类型实参表>要与该模板中的<类型形参表>匹配，也就是说，实例化中所用的实参必须和类模板中定义的形参具有同样的顺序和类型，否则会产生错误。