templates(2.1)

class

templates

类别模板

就像上一章所说的 functions 那样，classes 也可以针对一或多个类型被参数化。用来管理「各种 不同类型的元素」的

container classes（容器类别）就是典型例子。运用 class templates 你可以实 作出可包容各种类型的 container

class。本章将以一个 stack class 作为 class templates

正如你所见，这个 class template 是以标准库的 class template vector<>

为基础实作出来的， 这样我们就可以不考虑内存管理、copy构造函数、assignment 运算符等等，从而得以把注意力放在这个 class template

的界面上。

3.1.1

class templates 的声明

声明class templates 的动作和声明function templates

类似：在声明语句之前加一条述句，以任意标识符声明类型参数（type parameters）。我们还是以t 作为标识符：

相同的规则再次适用：关键词 class

可以代替关键词 typename：

在 class template 内部，t

就像其它任意类型一样，可用来声明成员变量（member variables）和成员函数（member functions）。本例之中t

用来声明vector<> 所容纳的元素类型、声明一个「接受 t const&」的 push()函数、以及声明一个「返回类型为 t」的

top()函数：

这个 class 的类型为 stack<t>，t 是一个 template

parameter。现在，无论何时你以这个class声明变量或函数时，都应该写成 stack<t>。例如，假设你要声明自己的 copy

构造函数和assignment 运算符，可以写为：

然而如果只是需要class名称而不是class类型时，只需写stack

即可。构造函数和析构函数的声明就属于这种情况。

3.1.2

成员函数（ member functions） 

作为了定义 class template 的成员函数，你必须指出它是个 function template，而且你必须使用

class template 的全称。因此 stack<t> 的成员函数 push()看起来便像这样：

这里调用了vector 的成员函数push_back()，把元素elem 追加到elems

尾端。注意，对一个vector进行 pop_back()，只是把最后一个元素移除，并不传回该元素。这种行为乃是基于异常安全性（exception

safety）考虑。实现一个「移除最后元素并传回，而且完全顾及异常安全性」的 pop() 是不可能的（ 这个问题最早由 tom cargill

在[cargillexceptionsafety]中 讨论过），[sutterexceptional] 条款 10

也有讨论）。然而，如果抛开可能的危险，我们可以实作出一个「移除最后元素并传回」的pop()，但必须声明一个类型为 t 的区域变量：

当vector为空时，对它进行back()或pop_back()操作会导致未定义行为。所以我们必须在操作前先检查stack是否为空。如果stack为空，就抛出一个std::out_of_range

异常。top()之中也需进行相同检查；该函数传回 stack 的最后一个元素，但不移除之：

当然，你也可以把任何 class templates 的成员函数实作码写在 class

声明语句中，形成一个 inline函式。例如：

3.2

使用 class template stack

上例声明了 stack<int>这样一个类型，表示在该 class template 中 t 被替换为 int。于是

intstack成为这样一个object：内部使用「可容纳int 数据做为元素」的vector，并将被调用之任何成员函数都「以int

类型进行实例化」。同样道理，stack<std::string> 表示：stringstack

被创建为这样一个object：内部使用「可容纳string 数据做为元素」的vector，并将被调用之任何成员函数都「以std::string

类型进行实例化」。

注意，惟有被调用到的成员函数，才会被实例化（instantiated）。对class templates

而言，只有当某个成员函数被使用时，才会进行实例化。无疑地这么做可以节省时间和空间。另一个好处是，你甚至可以实例化一个class

template，而具现类型并不需要完整支持「class template 内与该

类型有关的所有操作」—前提是那些操作并未真正被叫用。举个例子，考虑某个class，其某些成员函数使用operator<

对内部元素排序；只要避免调用这些函数，就可以以一个「并不支持 operator<」的类型来实例化这个 class template。

本例中的 default 构造函数、push()函数和 top()函数都同时被 int 和 string

类型加以实现（实例化）。然而 pop()只被 string 实例化（译注：因为 pop()只被 stringstack 调用）。如果 class

template 拥有 static 成员，这些 static 成员会针对每一种被使用的类型完成实例化。

你可以像面对任何基本类型一样地使用一个实例化后的class template类型，前提是你的使用方式合法：

运用 typedef，你可以更方便地使用 class

templates：

注意，在c++中，typedef 并不产生新类型，只是为既有类型产生一个别名（type

alias）。因此

在以下述句之后：