C++模版的详细介绍（学习笔记）

1.模板的概念。

我们已经学过重载(Overloading)，对重载函数而言,C++的检查机制能通过函数参数的不同及所属类的不同。正确的调用重载函数。例如，为求两个数的最大值，我们定义MAX()函数需要对不同的数据类型分别定义不同重载(Overload)版本。

//函数1.

int max(int x,int y);
{return(x>y)?x:y ;}

//函数2.
float max( float x,float y){
return (x>y)? x:y ;}

//函数3.
double max(double x,double y)
{return (c>y)? x:y ;}

但如果在主函数中，我们分别定义了 char a,b; 那么在执行max(a,b);时程序就会出错，因为我们没有定义char类型的重载版本。

现在，我们再重新审视上述的max()函数，它们都具有同样的功能，即求两个数的最大值，能否只写一套代码解决这个问题呢？这样就会避免因重载函数定义不全面而带来的调用错误。为解决上述问题C++引入模板机制，模板定义：模板就是实现代码重用机制的一种工具，它可以实现类型参数化，即把类型定义为参数，从而实现了真正的代码可重用性。模版可以分为两类，一个是函数模版，另外一个是类模版。

2.函数模板的写法

函数模板的一般形式如下：

Template<<STRONG>class或者也可以用typename T>

返回类型函数名（形参表）
{//函数定义体 }

说明：template是一个声明模板的关键字，表示声明一个模板关键字class不能省略，如果类型形参多余一个 ，每个形参前都要加class<类型 形参表>可以包含基本数据类型可以包含类类型.

请看以下程序:

//Test.cpp

#include

using std::cout;

using std::endl;

 

//声明一个函数模版,用来比较输入的两个相同数据类型的参数的大小，class也可以被typename代替，

//T可以被任何字母或者数字代替。

template <<SPAN style="COLOR: blue">classT>

T min(T x,Ty)

{ return(x

 

void main( )

{

int n1=2,n2=10;

double d1=1.5,d2=5.6;

cout<<"较小整数:"<<min(n1,n2)<<endl;

cout<<"较小实数:"<<min(d1,d2)<<endl;

system("PAUSE");

}

程序运行结果：

　

程序分析：main()函数中定义了两个整型变量n1 , n2 两个双精度类型变量d1 , d2然后调用min( n1, n2);即实例化函数模板T min(T x, Ty)其中Ｔ为int型，求出n1,n2中的最小值．同理调用min(d1,d2)时，求出d1,d2中的最小值．

3.类模板的写法

定义一个类模板：

Template <<STRONG>class或者也可以用typename T >
class类名｛
／／类定义．．．．．．
｝；

说明：其中，template是声明各模板的关键字，表示声明一个模板，模板参数可以是一个，也可以是多个。

例如：定义一个类模板：

//ClassTemplate.h
#ifndefClassTemplate_HH

#define ClassTemplate_HH

 

template<<SPAN style="COLOR:blue">typename T1,typename T2>

class myClass{

private:

T1 I;

T2 J;

public:

myClass(T1 a, T2b);//Constructor

void show();

};

 

//这是构造函数

//注意这些格式

template <<SPAN style="COLOR:blue">typename T1,typename T2>

myClass::myClass(T1a,T2 b):I(a),J(b){}

 

//这是void show();

template <<SPAN style="COLOR:blue">typename T1,typename T2>

void myClass::show()

{

cout<<"I="<<I<<",J="<<J<<endl;

}

#endif

 

//Test.cpp

#include

#include "ClassTemplate.h"

using std::cout;

using std::endl;

 

void main()

{

myClass<<SPANstyle="COLOR: blue">int,int> class1(3,5);

class1.show();

 

myClass<<SPANstyle="COLOR: blue">int,char> class2(3,'a');

class2.show();

 

myClass<<SPANstyle="COLOR: blue">double,int> class3(2.9,10);

class3.show();

 

system("PAUSE");

}

 

最后结果显示：

 

4.非类型模版参数

一般来说，非类型模板参数可以是常整数（包括枚举）或者指向外部链接对象的指针。

那么就是说，浮点数是不行的，指向内部链接对象的指针是不行的。

template<<SPAN style="COLOR:blue">typename T, intMAXSIZE>

 

class Stack{

 

Private:

 

Telems[MAXSIZE];

 

…

 

};

 

 

 

Int main()

 

{

 

Stack<<SPANstyle="COLOR: blue">int, 20> int20Stack;

 

Stack<<SPANstyle="COLOR: blue">int, 40> int40Stack;

 

…

 

};

5.使用模板类型

有时模板类型是一个容器或类，要使用该类型下的类型可以直接调用，以下是一个可打印STL中顺序和链的容器的模板函数

template
void print(T v)
{
T::iterator itor;
for (itor = v.begin(); itor != v.end();++itor)
{
cout<< *itor << " ";
}
cout<< endl;
}

void main(int argc, char**argv){
list l;
l.push_back(1);
l.push_front(2);
if(!l.empty())
print(l);
vector vec;
vec.push_back(1);
vec.push_back(6);
if(!vec.empty())
print(vec);
}

打印结果

类型推导的隐式类型转换
在决定模板参数类型前，编译器执行下列隐式类型转换：

左值变换
修饰字转换
派生类到基类的转换

见《C++ Primer》（[注2]，P500）对此主题的完备讨论。

简而言之，编译器削弱了某些类型属性，例如我们例子中的引用类型的左值属性。举例来说，编译器用值类型实例化函数模板，而不是用相应的引用类型。

同样地，它用指针类型实例化函数模板，而不是相应的数组类型。

它去除const修饰，绝不会用const类型实例化函数模板，总是用相应的非 const类型，不过对于指针来说，指针和 const指针是不同的类型。

底线是：自动模板参数推导包含类型转换，并且在编译器自动决定模板参数时某些类型属性将丢失。这些类型属性可以在使用显式函数模板参数申明时得以保留。

6.模板的特化
如果我们打算给模板函数（类）的某个特定类型写一个函数，就需要用到模板的特化，比如我们打算用 long 类型调用 max的时候，返回小的值（原谅我举了不恰当的例子）：
template<> // 这代表了下面是一个模板函数
long max( long a, long b ) // 对于 vc 来说，这里的 是可以省略的
{
return a > b ? b : a;
}
实际上，所谓特化，就是代替编译器完成了对指定类型的特化工作，现代的模板库中，大量的使用了这个技巧。
对于偏特化，则只针对模板类型中部分类型进行特化，如

template

class MyClass;

template

class MyCalss//偏特化
7. 仿函数
仿函数这个词经常会出现在模板库里（比如 STL），那么什么是仿函数呢？
顾名思义：仿函数就是能像函数一样工作的东西，请原谅我用东西这样一个代词，下面我会慢慢解释。
void dosome( int i )
这个 dosome 是一个函数，我们可以这样来使用它： dosome(5);
那么，有什么东西可以像这样工作么？
答案1：重载了 () 操作符的对象，因此，这里需要明确两点：
　　1　仿函数不是函数，它是个类；
　　2　仿函数重载了()运算符，使得它的对你可以像函数那样子调用(代码的形式好像是在调用比如：
struct DoSome
{
void operator()( int i );
}
DoSome dosome;
这里类(对 C++ 来说，struct 和类是相同的) 重载了 () 操作符，因此它的实例 dosome 可以这样用dosome(5); 和上面的函数调用一模一样，不是么？所以 dosome 就是一个仿函数了。

实际上还有答案2：
函数指针指向的对象。
typedef void( *DoSomePtr )( int );
typedef void( DoSome )( int );
DoSomePtr *ptr=&func;
DoSome& dosome=*ptr;

dosome(5); // 这里又和函数调用一模一样了。
当然，答案3 成员函数指针指向的成员函数就是意料之中的答案了。

8. 仿函数的用处
不管是对象还是函数指针等等，它们都是可以被作为参数传递，或者被作为变量保存的。因此我们就可以把一个仿函数传递给一个函数，由这个函数根据需要来调用这个仿函数（有点类似回调）。
STL 模板库中，大量使用了这种技巧，来实现库的“灵活”。
比如：
for_each, 它的源代码大致如下：
template< typename Iterator, typename Functor >
void for_each( Iterator begin, Iterator end, Fucntor func )
{
for( ; begin!=end; begin++ )
func( *begin );
}

这个 for 循环遍历了容器中的每一个元素，对每个元素调用了仿函数 func，这样就实现了对“每个元素做同样的事”这样一种编程的思想。

特别的，如果仿函数是一个对象，这个对象是可以有成员变量的，这就让 仿函数有了“状态”，从而实现了更高的灵活性。