C++中的便利之道----模板

1.什么是模板

    模板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，从而实现代码的可重用性。而且模板能够减少源代码量并提高代码的机动性，而不会降低类型安全。3

    C++程序由类和函数组成，模板也分为类模板和函数模板。模板就是把功能相似、仅数据类型不同的函数或类设计为通用的函数模板或类模板，提供给用户。

2.模板的作用

    对不同数据类型分别定义不同的重载过于繁琐，使用模板可以节约大量资源。

3.模板的语法

    函数模板的一般定义形式是：

templat<calss 或 typename T> //返回类型 函数名 (函数参数表)
{
    //函数主体
}

    模板定义以关键字template开始，后接模板形参表，模板形参表是尖括号括住的一个或多个模板形参的列表。形参由关键字class或typename及其后面的标识符构成，形参之间一逗号分隔。

    模板形参表不能为空。

关键字typename和class有什么区别？

  在模板定义中，关键字typename和class的意义相同，可以互相换用，甚至可以在同一模板形参表中同时存在。但关键字typename是作为标准C++的组成部分加入到C++中的，因此旧的程序更有可能只用关键字class。

函数模板

例 定义一个函数模板，比较两个相同数据类型的参数大小。

#include<iostream>
using namespace std;

template<class T>T max(T x, T y)//定义函数模板
{
	return (x > y) ? x : y;//返回较大值
}

int main()
{
	int n1 = 4, n2 = 13;
	double d1 = 3.5, d2 = 7.9;
	cout << "较大整数：" << max(n1, n2)<<endl;
	cout << "较大实数：" << max(d1, d2)<<endl;
	return 0;
}

运行结果

代码分析

    程序中定义了一个函数模板max(T x,T y)，但这并不是一个实实在在的函数，编译器不会为其产生任何可执行代码。该定义只是对函数的描述，表示它每次能单速处理在类型形式参数表中说明的数据类型。

      当编译器发现一个函数调用max(n1,n2)时，则根据实在参数表中的类型int，先生成一个int类型的重载函数。

      该重载函数的定义体与函数模板的函数定义体相同，而形式参数表的类型则以实在参数表的实际类型为依据。该重载函数成为模板函数，由函数模板生成模板函数的过程称为函数模板的实例化。

    可以用下图表示实例化的过程。

    虽然模板参数T可以实例化成各种类型，但采用模板函数T的各参数之间必须保持完全一致的类型。

类模板

例：使用类模板，接收两个不同类型的变量并显示。

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T1,typename T2>//定义类模板
class myClass
{
private:
	T1 a;
	T2 b;
public:
	myClass(T1 x, T2 y)
	{
		a = x;
		b = y;
	}

	void show()
	{
		cout << "a=" << a << "b=" << b << endl;
	}
};

int main()
{
	myClass<int, int>obj1(6, 12);//实例化，T1和T2均为int类型
	obj1.show();//输出结果
	myClass<int, double>obj2(11, 2.12);
	obj2.show();
	myClass<char, int>obj3('C', 4);
	obj3.show();
	return 0;
}

运行结果

代码分析

    程序中首先定义了一个类模板myClass(T1 a,T2 b),类模板是一个类家族的抽象，它只是对类的描述，编译程序不为类模板（包括成员函数定义）创建程序代码。通过对类模板的实例化，可以生成一个具体的类以及该具体类的对象。

    类模板与模板类及对象的关系可用下图表示。