templates(2.1)

class

templates

類别模闆

就像上一章所說的 functions 那樣，classes 也可以針對一或多個類型被參數化。用來管理「各種 不同類型的元素」的

container classes（容器類别）就是典型例子。運用 class templates 你可以實 作出可包容各種類型的 container

class。本章将以一個 stack class 作為 class templates

正如你所見，這個 class template 是以标準庫的 class template vector<>

為基礎實作出來的， 這樣我們就可以不考慮記憶體管理、copy構造函數、assignment 運算符等等，進而得以把注意力放在這個 class template

的界面上。

3.1.1

class templates 的聲明

聲明class templates 的動作和聲明function templates

類似：在聲明語句之前加一條述句，以任意辨別符聲明類型參數（type parameters）。我們還是以t 作為辨別符：

相同的規則再次适用：關鍵詞 class

可以代替關鍵詞 typename：

在 class template 内部，t

就像其它任意類型一樣，可用來聲明成員變量（member variables）和成員函數（member functions）。本例之中t

用來聲明vector<> 所容納的元素類型、聲明一個「接受 t const&」的 push()函數、以及聲明一個「傳回類型為 t」的

top()函數：

這個 class 的類型為 stack<t>，t 是一個 template

parameter。現在，無論何時你以這個class聲明變量或函數時，都應該寫成 stack<t>。例如，假設你要聲明自己的 copy

構造函數和assignment 運算符，可以寫為：

然而如果隻是需要class名稱而不是class類型時，隻需寫stack

即可。構造函數和析構函數的聲明就屬于這種情況。

3.1.2

成員函數（ member functions） 

作為了定義 class template 的成員函數，你必須指出它是個 function template，而且你必須使用

class template 的全稱。是以 stack<t> 的成員函數 push()看起來便像這樣：

這裡調用了vector 的成員函數push_back()，把元素elem 追加到elems

尾端。注意，對一個vector進行 pop_back()，隻是把最後一個元素移除，并不傳回該元素。這種行為乃是基于異常安全性（exception

safety）考慮。實作一個「移除最後元素并傳回，而且完全顧及異常安全性」的 pop() 是不可能的（ 這個問題最早由 tom cargill

在[cargillexceptionsafety]中 讨論過），[sutterexceptional] 條款 10

也有讨論）。然而，如果抛開可能的危險，我們可以實作出一個「移除最後元素并傳回」的pop()，但必須聲明一個類型為 t 的區域變量：

當vector為空時，對它進行back()或pop_back()操作會導緻未定義行為。是以我們必須在操作前先檢查stack是否為空。如果stack為空，就抛出一個std::out_of_range

異常。top()之中也需進行相同檢查；該函數傳回 stack 的最後一個元素，但不移除之：

當然，你也可以把任何 class templates 的成員函數實作碼寫在 class

聲明語句中，形成一個 inline函式。例如：

3.2

使用 class template stack

上例聲明了 stack<int>這樣一個類型，表示在該 class template 中 t 被替換為 int。于是

intstack成為這樣一個object：内部使用「可容納int 資料做為元素」的vector，并将被調用之任何成員函數都「以int

類型進行執行個體化」。同樣道理，stack<std::string> 表示：stringstack

被建立為這樣一個object：内部使用「可容納string 資料做為元素」的vector，并将被調用之任何成員函數都「以std::string

類型進行執行個體化」。

注意，惟有被調用到的成員函數，才會被執行個體化（instantiated）。對class templates

而言，隻有當某個成員函數被使用時，才會進行執行個體化。無疑地這麼做可以節省時間和空間。另一個好處是，你甚至可以執行個體化一個class

template，而具現類型并不需要完整支援「class template 内與該

類型有關的所有操作」—前提是那些操作并未真正被叫用。舉個例子，考慮某個class，其某些成員函數使用operator<

對内部元素排序；隻要避免調用這些函數，就可以以一個「并不支援 operator<」的類型來執行個體化這個 class template。

本例中的 default 構造函數、push()函數和 top()函數都同時被 int 和 string

類型加以實作（執行個體化）。然而 pop()隻被 string 執行個體化（譯注：因為 pop()隻被 stringstack 調用）。如果 class

template 擁有 static 成員，這些 static 成員會針對每一種被使用的類型完成執行個體化。

你可以像面對任何基本類型一樣地使用一個執行個體化後的class template類型，前提是你的使用方式合法：

運用 typedef，你可以更友善地使用 class

templates：

注意，在c++中，typedef 并不産生新類型，隻是為既有類型産生一個别名（type

alias）。是以

在以下述句之後：