C++ Template应用详解分享！

引言

模板（Template）指C++程序设计设计语言中采用类型作为参数的程序设计，支持通用程序设计。C++ 的标准库提供许多有用的函数大多结合了模板的观念，如STL以及IO Stream。

函数模板

在c++入门中，很多人会接触swap(int&, int&)这样的函数类似代码如下:

  void swap(int&a , int& b) {    int temp = a;    a = b;    b = temp;  }

但是如果是要支持long,string,自定义class的swap函数,代码和上述代码差不多，只是类型不同，这个时候就是我们定义swap的函数模板,就可以复用不同类型的swap函数代码，函数模板的声明形式如下:

  template <class identifier> function_declaration;  template <typename identifier> function_declaration;

swap函数模板的声明和定义代码如下:

  //method.h  template<typename T> void swap(T& t1, T& t2);    #include "method.cpp"  

  //method.cpp    template<typename T> void swap(T& t1, T& t2) {    T tmpT;    tmpT = t1;    t1 = t2;    t2 = tmpT;  }  

上述是模板的声明和定义了，那模板如何实例化呢，模板的实例化是编译器做的事情，与程序员无关，那么上述模板如何使用呢，代码如下:

  //main.cpp  #include <stdio.h>  #include "method.h"  int main() {    //模板方法     int num1 = 1, num2 = 2;    swap<int>(num1, num2);    printf("num1:%d, num2:%dn", num1, num2);     return 0;  }

这里使用swap函数，必须包含swap的定义，否则编译会出错，这个和一般的函数使用不一样。所以必须在method.h文件的最后一行加入#include “method.cpp”。

类模板

考虑我们写一个简单的栈的类，这个栈可以支持int类型，long类型，string类型等等，不利用类模板，我们就要写三个以上的stack类，其中代码基本一样，通过类模板，我们可以定义一个简单的栈模板，再根据需要实例化为int栈，long栈，string栈。

  //statck.h  template <class T> class Stack {    public:      Stack();      ~Stack();      void push(T t);      T pop();      bool isEmpty();    private:      T *m_pT;          int m_maxSize;      int m_size;  };    #include "stack.cpp"  

  //stack.cpp  template <class T> Stack<T>::Stack(){    m_maxSize = 100;       m_size = 0;    m_pT = new T[m_maxSize];  }  template <class T> Stack<T>::~Stack() {    delete [] m_pT ;  }        template <class T> void Stack<T>::push(T t) {    m_size++;    m_pT[m_size - 1] = t;      }  template <class T> T Stack<T>::pop() {    T t = m_pT[m_size - 1];    m_size--;    return t;  }  template <class T> bool Stack<T>::isEmpty() {    return m_size == 0;  }

上述定义了一个类模板–栈，这个栈很简单，只是为了说明类模板如何使用而已，最多只能支持100个元素入栈，使用示例如下:

  //main.cpp  #include <stdio.h>  #include "stack.h"  int main() {    Stack<int> intStack;    intStack.push(1);    intStack.push(2);    intStack.push(3);        while (!intStack.isEmpty()) {      printf("num:%dn", intStack.pop());    }    return 0;  }

模板参数

模板可以有类型参数，也可以有常规的类型参数int，也可以有默认模板参数，例如

  template<class T, T def_val> class Stack{...}

上述类模板的栈有一个限制，就是最多只能支持100个元素，我们可以使用模板参数配置这个栈的最大元素数,如果不配置，就设置默认最大值为100，代码如下:

  //statck.h  template <class T,int maxsize = 100> class Stack {    public:      Stack();      ~Stack();      void push(T t);      T pop();      bool isEmpty();    private:      T *m_pT;          int m_maxSize;      int m_size;  };    #include "stack.cpp"  

  //stack.cpp  template <class T,int maxsize> Stack<T, maxsize>::Stack(){    m_maxSize = maxsize;       m_size = 0;    m_pT = new T[m_maxSize];  }  template <class T,int maxsize> Stack<T, maxsize>::~Stack() {    delete [] m_pT ;  }        template <class T,int maxsize> void Stack<T, maxsize>::push(T t) {    m_size++;    m_pT[m_size - 1] = t;      }  template <class T,int maxsize> T Stack<T, maxsize>::pop() {    T t = m_pT[m_size - 1];    m_size--;    return t;  }  template <class T,int maxsize> bool Stack<T, maxsize>::isEmpty() {    return m_size == 0;  }    

使用示例如下:

  //main.cpp  #include <stdio.h>  #include "stack.h"  int main() {    int maxsize = 1024;    Stack<int,1024> intStack;    for (int i = 0; i < maxsize; i++) {      intStack.push(i);    }    while (!intStack.isEmpty()) {      printf("num:%dn", intStack.pop());    }    return 0;  }

模板专门化

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