C++ 模板

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>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。

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

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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