C++ 模板类

在C++中，模板类最主要是解决这样的一个问题：多个类的功能相同，只是由于数据类型不同而不得不重复定义几个相似的类，导致无用的工作量增大和代码量增多。

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。

具体实例：实现对两个整数比较、两个浮点数比较。则我们要重复定义下面两个类

class Compare_int class Compare_folat

{ {

public : public :

Compare(int iA,int iB) Compare(float fA a,float fB)

{ {

m_iA = a; m_fA = fA ;

m_iB = b; m_fB = fB;

} }

int max(){return (m_iA > m_iB ) ? m_iA : m_iB ;} int max(){return (m_fA > m_fB ) ? m_fA : m_fB ;}

int min(){return (m_iA < m_iB ) ? m_iA :m_iB ;} int min(){return (m_fA < m_fB ) ? m_fA :m_fB ;}

private: private:

int m_ix; int m_fA ;

int m_iy; int m_fB ;

} }

从上面两个类看出只有数据类型不同，其他的代码基本上是一样的。

有了模板之后，就可以解决上面重复定义几个相同功能，但是数据类型不同的类的问题。

可以声明一个通用的类模板，它可以有一个或多个虚拟的类型参数，如对以上两个类可以综合写出以下的类模板：

template <class或typename numtype> //声明一个模板，虚拟类型名为numtype。

class Compare //类模板名为Compare

{

   public :

    Compare(numtype a,numtype b)

    {m_x = a; m_y = b;}

    numtype max( )

    {return (m_x > m_y) ? m_x : m_y;}

    numtype min( )

    {return (m_x < m_y) ? m_x : m_y;}

   private :

    numtype m_x, m_y;

};

将此类模板和前面第一个Compare_int类作一比较，可以发现有两处不同：

1. 声明类模板时要增加一行

      template <class 类型参数名>

2. 原有的类型名int换成虚拟类型参数名numtype。

   在建立类对象时，如果将实际类型指定为int型，编译系统就会用int取代所有的numtype，如果指定为float型，就用float取代所有的numtype。这样就能实现“一类多用”。

由于类模板包含类型参数，因此又称为参数化的类。如果说类是对象的抽象，对象是类的实例，则类模板是类的抽象，类是类模板的实例。

由于类模板可以建立各种数据类型的类。在声明了一个类模板后，如何通过它创建实例。

先回顾一下用具体类来定义对象的方法：

   Compare_int cmp1(4,7); // Compare_int是已声明的类

用类模板定义对象的方法与此相似，但是不能直接写成

   Compare cmp(4,7); // Compare是类模板名

   Compare是类模板名，而不是一个具体的类，类模板体中的类型numtype并不是一个实际的类型，只是一个虚拟的类型，无法用它去定义对象。

必须用实际类型名去取代虚拟的类型，具体的做法是：

   Compare <int> cmp(4,7);

即在类模板名之后在尖括号内指定实际的类型名，在进行编译时，编译系统就用int取代类模板中的类型参数numtype，这样就把类模板具体化了，或者说实例化了。这时Compare<int>就相当于前面介绍的Compare_int类。

还有一个问题要说明： 上面列出的类模板中的成员函数是在类模板内定义的。如果改为在类模板外定义，不能用一般定义类成员函数的形式：

   numtype Compare::max( ) {…} //不能这样定义类模板中的成员函数

而应当写成类模板的形式：

   template <class numtype>

   numtype Compare<numtype>::max( )

   {{return (x>y)?x:y;}

归纳以上的介绍，可以这样声明和使用类模板：

1. 先写出一个实际的类。由于其语义明确，含义清楚，一般不会出错。
2. 将此类中准备改变的类型名(如int要改变为float或char)改用一个自己指定的虚拟类型名(如上例中的numtype)。

3. 在类声明前面加入一行，格式为

   template <class 虚拟类型参数>，如

   template <class numtype> //注意本行末尾无分号

   class Compare

   {…}; //类体

4. 用类模板定义对象时用以下形式：

      类模板名<实际类型名> 对象名;

      类模板名<实际类型名> 对象名(实参表列);

   如

      Compare<int> cmp;

      Compare<int> cmp(3,7);

5. 如果在类模板外定义成员函数，应写成类模板形式：

      template <class 虚拟类型参数>

      函数类型 类模板名<虚拟类型参数>::成员函数名(函数形参表列) {…}

关于类模板的几点说明：

1. 类模板的类型参数可以有一个或多个，每个类型前面都必须加class，如

   template <class T1,class T2>

   class someclass

   {…};

   在定义对象时分别代入实际的类型名，如

      someclass<int,double> obj;

2. 和使用类一样，使用类模板时要注意其作用域，只能在其有效作用域内用它定义对象。
3. 模板可以有层次，一个类模板可以作为基类，派生出派生模板类。
4. 模板类继承后无法直接调用基类成员,需要使用this->修饰符来访问基类成员

在有些编译器中类模板不能分开文件写，只能把定义和具体实现放在同一个文件中。（因为模板类在编译时就相当于宏定义，分两个文件是找不到的）

附加：如果模板函数和函数重载同时使用时，则优先考虑函数重载，再考虑模板函数，最后考虑类型转换。