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我也來談一談c++模板（一），也來談c模板

編輯：C++入門知識

我也來談一談c++模板（一），也來談c模板

c++中程序員使用模板能夠寫出與類型無關的代碼，提高源代碼重用，使用合適，大大提高了開發效率。此前，可以使用宏實現模板的功能，但是模板更加安全、清晰。在編寫模板相關的代碼是我們用到兩個關鍵詞：template和class（或者typename），class和typename基本沒有區別。

1、函數模板

函數模板本質上就是實現針對不同類型的同一種算法的代碼，其基本用法可以是形如：

　template <class TYPE ，class TYPE，......> 
　ReturnValue function(Argments)
　{
　//　code
　}

這裡template <class TYPE ，class TYPE，......> 聲明了此段代碼是一段模板。”<>“中提供的是模板的類型參數，當使用這段代碼時，編譯器會根據使用的實際類型產生一份實例。在接下來的整個函數模板中就可以使用類型參數了，函數的returnvalue，arguments，local variable都可以使用類型參數。下面是一段簡單的函數模板使用實例：

 1 template <class T> T foo(T& lhs,T& rhs)
 2 {
 3     T tmp = lhs;
 4     lhs = rhs;
 5     rhs = tmp;
 6     return lhs>rhs?lhs:rhs;
 7 }
 8 
 9 int main()
10 {
11     int a(5),b(10);
12     cout << foo(a,b) << endl;
13     cout << "a=" << a << endl;
14     cout << "b=" << b << endl; 
15 
16     string c("hello"),d("world");
17     cout << foo(c,d) << endl;
18     cout << "c=" << c << endl;
19     cout << "d=" << d << endl;
20 }

1-5行就是函數模板的基本使用方式，foo()函數的功能是交換兩個參數，然後返回較大的值，但是foo()函數並不關心參數的類型。當我們在main()中使用foo模板是，分別使用int和string類型都能得到期望的結果，而foo的代碼只寫了一份，沒有針對int和string。

這是輸出結果：

10
a=10
b=5
world
c=world
d=hello

2、類中的函數模板

類中含有成員函數模板的情況和上一種情況類似，只是限定了一下作用域。說實話，這一種情況應該比上一種情況更加常見，因為c++是一門面向對象的語言，我們定義的函數，通常需要定義在類中，盡量減少全局函數的使用。當然有點扯遠了，寫個小例子，說明用法：

class X
{
public:
   template <class T> 
　　void mf(T* t) {}
};

int main()
{
   int i;
   X* x = new X();
   x->mf(&i);
}

基本和第一種情況一樣，不再贅述了。

3、簡單的類模板

定義類模板的語法通項可以是這樣的公式：

template<class TYPE,class TYPE...> 
class CLASSNAME 
{
　　//members.
}; 
template<class TYPE,class TYPE...> 
ReturnValue CLASSNAME<TYPE,TYPE...>::function (Arguments)
 {
　　//code.
}

類模板的使用大體和函數模板類似，只是要注意一點，當聲明和定義相分離時，定義成員函數的時候，光限定模板名是不夠的，要加上類型，只有這樣限定才會是一個類名而非模板。舉個例子：

template <class T>
class Bar {
    void foo();
};

template<class t>
void Bar<T>::foo()
{
    //
}

void Bar<T>::foo()是重要的，這是使用模板最常見的錯誤之一了。Bar只是模板而Bar<T>才是類名。

4、類模板中的函數模板

類中的成員函數也可以是一個模板，這樣就形成了一種層次關系。需要注意的是，在定義成員函數函數模板的時候需要在上例的基礎上，考慮模板間的層次關系。例如這樣一段代碼：

 1 template<typename T>
 2 class X
 3 {
 4 public:
 5    template<typename U>
 6    void mf(const U &u);
 7 };
 8 
 9 template<typename T> 
10 template <typename U>
11 void X<T>::mf(const U &u)
12 {
13 }
14 
15 int main()
16 {
17 }

9-10行中限定了兩個類型參數T、U的層次，其中U是成員函數函數模板的類型參數，如果11行這樣寫：

void X<U>::mf(const T &u)

就會報錯。

還有一點需要注意的是：

Member template functions cannot be virtual functions and cannot override virtual functions from a base class when they are declared with the same name as a base class virtual function.
當使用與基類虛函數相同的名稱進行聲明時，成員模板函數不能是虛函數並且不能從基類重寫虛函數。

關於之間的區別還是寫兩段代碼具體的感受一下比較好。

5、在普通類中嵌套類模板

嵌套類模板被聲明為外部類范圍內的類模板，可以在封閉類的內部或外部定義它們。通俗點說就是嵌套類模板的作用范圍是它所在類的裡邊，嵌套類的定義可以在外邊定義。，如下是一段msdn上面的嵌套類的簡單例子：　

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 
 4 class X
 5 {
 6 
 7    template <class T>
 8    struct Y
 9    {
10       T m_t;
11       Y(T t): m_t(t) { }   
12    };
13 
14    Y<int> yInt;
15    Y<char> yChar;
16 
17 public:
18    X(int i, char c) : yInt(i), yChar(c) { }
19    void print()
20    {
21       cout << yInt.m_t << " " << yChar.m_t << endl;
22    }
23 };
24 
25 int main()
26 {
27    X x(1, 'a');
28    x.print();
29 }

struct Y就是嵌套在class X中的一個類模板，在X類中模板Y實例化出了2個類型實例，分別是Y<int> 、Y<char>。此後所有的操作可以把Y<int>、Y<char>看做一個普通的類類型。

6、在類模板中嵌套類模板

與上一種情況類似，只是這次外層類是一個類模板，而非具體的類類型。這種情況下最值得注意的就是：

When nested class templates are defined outside of their enclosing class, they must be prefaced by the template parameters for both the class template (if they are members of a class template) and template parameters for the member template.
當嵌套類模板在其封閉類的外部定義時，它們必須以類模板（如果它們是類模板的成員）的模板參數和成員模板的模板參數開頭。------MSDN手冊

翻譯的也是比較拗口，但是讀幾遍的話也很好理解：當定義嵌套類時我們需要考慮的是，也就是第3中情況提到的需要注意的情況，”::“域作用符是作用於類上的，而非模板上的。所以如果在外部定義嵌套類時，首先我們不僅要在外層類模板後帶上模板參數，使其形式上（還沒有實例化）成為一個類，嵌套類也需要加上模板參數，使其形式上成為一個類。

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 
 4 template <class T>
 5 class X
 6 {
 7    template <class U> class Y
 8    {
 9       U* u;
10    public:
11       Y();
12       U& Value();
13       void print();
14       ~Y();
15    };
16 
17    Y<int> y;
18 public:
19    X(T t) { y.Value() = t; }
20    void print() { y.print(); }
21 };
22 
23 template <class T> 
24 template <class U>
25 X<T>::Y<U>::Y()
26 {
27    cout << "X<T>::Y<U>::Y()" << endl;
28    u = new U();
29 }
30 
31 template <class T> 
32 template <class U>
33 U& X<T>::Y<U>::Value()
34 {
35    return *u;
36 }
37 
38 template <class T> 
39 template <class U>
40 void X<T>::Y<U>::print()
41 {
42    cout << this->Value() << endl;
43 }
44 
45 template <class T> 
46 template <class U>
47 X<T>::Y<U>::~Y()
48 {
49    cout << "X<T>::Y<U>::~Y()" << endl;
50    delete u;
51 }
52 
53 int main()
54 {
55    X<int>* xi = new X<int>(10);
56    X<char>* xc = new X<char>('c');
57    xi->print();
58    xc->print();
59    delete xi;
60    delete xc;
61 }

最後還值得注意的是，正如第四種情況那樣，嵌套類與外層類的模板參數也有層次關系。通常寫成兩行：

template <class T>
template <class U>

T被當成外層類的模板參數，U被當成嵌套類的模板參數。我看有的書上便於區分會寫成縮進的形式：

template <class T>
　　template <class U>

關於模板的知識多，暫時沒精力寫了，明天再接著寫下去。有哪些地方不到位的，還請各位看官指正，謝謝。本人QQ：5435620.EMAIL：baixiangcpp@gmail.com。