背景
C++ 是很强大，有各种特性来提高代码的可重用性，有助于减少开发的代码量和工作量。
C++ 提高代码的可重用性主要有两方面：
- 继承
- 模板
继承的特性我已在前面篇章写过了，本篇主要是说明「模板」的特性。
使用「模板」的特性设计，实际上也就是「泛型」程序设计。
函数模板
01 变量交换函数模板
假设我们设计一个交换两个整型变量的值的函数，代码如下：
// 交换两个整型变量的值的Swap函数：void Swap(int & x,int & y){ int tmp = x; x = y; y = tmp;}复制代码如果是浮点类型的变量的值交换，则替换 int 类型为 double 即可，代码如下：
// 交换两个double型变量的值的Swap函数:void Swap(double & x,double & y){ double tmp = x; x = y; y = tmp;}复制代码那如果是其他变量类型的值交换，那不是每次都要重新写一次 Swap 函数？是不是很繁琐？且代码后面会越来越冗余。
能否只写一个 Swap 函数，就能交换各种类型的变量？
答案是肯定有的，就是用「函数模板」来解决，「函数模板」的形式：
template 返回值类型 模板名 (形参表){ 函数体};复制代码具体 Swap 「函数模板」代码如下：
template 就是模板定义的关键词，T 代表的是任意变量的类型。
template void Swap(T & x,T & y){ T tmp = x; x = y; y = tmp;}复制代码那么定义好「函数模板」后，在编译的时候，编译器会根据传入 Swap 函数的参数变量类型，自动生成对应参数变量类型的 Swap 函数：
int main(){ int n = 1,m = 2; Swap(n,m); //编译器自动生成 void Swap(int & ,int & )函数 double f = 1.2,g = 2.3; Swap(f,g); //编译器自动生成 void Swap(double & ,double & )函数 return 0;}复制代码上面的实例化函数模板的例子，是让编译器自己来判断传入的变量类型，那么我们也可以自己指定函数模板的变量类型，具体代码如下：
int main(){ int n = 1,m = 2; Swap(n,m); // 指定模板函数的变量类型为int double f = 1.2,g = 2.3; Swap(f,g); // 指定模板函数的变量类型为double return 0;}复制代码02 查询数组最大值函数模板
在举一个例子，下面的 MaxElement 函数定义成了函数模板，这样不管是 int、double、char 等类型的数组，都可以使用该函数来查数组最大的值，代码如下：
// 求数组最大元素的MaxElement函数模板template T MaxElement(T a[], int size) // size是数组元素个数{ T tmpMax = a[0]; for(int i = 1;i < size;++i) { if(tmpMax < a[i]) { tmpMax = a[i]; } } return tmpMax;}复制代码03 多个类型参数模板函数
函数模板中，可以不止一个类型的参数：
template T2 MyFun(T1 arg1, T2 arg2){ cout<< arg1 << " "<< arg2<T1 是传入的第一种任意变量类型，T2 是传入的第二种任意变量类型。
04 函数模板的重载
函数模板可以重载，只要它们的形参表或类型参数表不同即可。
// 模板函数 1templatevoid print(T1 arg1, T2 arg2) { cout<< arg1 << " "<< arg2<void print(T arg1, T arg2) { cout<< arg1 << " "<< arg2<void print(T arg1, T arg2) { cout<< arg1 << " "<< arg2<上面都是 print(参数1, 参数2) 模板函数的重载，因为「形参表」或「类型参数表」名字不同。
05 函数模板和函数的次序
在有多个函数和函数模板名字相同的情况下，编译器如下规则处理一条函数调用语句：
- 先找参数完全匹配的普通函数(非由模板实例化而得的函数)；
- 再找参数完全匹配的模板函数；
- 再找实参数经过自动类型转换后能够匹配的普通函数；
- 上面的都找不到，则报错。
代码例子如下：
// 模板函数 - 1个参数类型template T Max(T a, T b) { cout << "TemplateMax" <T Max(T a, T2 b) { cout << "TemplateMax2" <匹配模板函数时，当模板函数只有一个参数类型时，传入了不同的参数类型，是不进行类型自动转换，具体例子如下：
// 模板函数 - 1个参数类型templateT myFunction( T arg1, T arg2){ cout<类模板
01 类模板的定义
为了多快好省地定义出一批相似的类,可以定义「类模板」，然后由类模板生成不同的类。
类模板的定义形式如下：
template //类型参数表class 类模板名{ 成员函数和成员变量};复制代码用类模板定义对象的写法：
类模板名 对象名(构造函数实参表);复制代码02 Pair类模板例子
接下来，用 Pair 类用类模板的方式的实现，Pair 是一对的意思，也就是实现一个键值对(key-value)的关系的类。
// 类模板template class Pair{public: Pair(T1 k, T2 v):m_key(k),m_value(v) {}; bool operator < (const Pair & p) const;private: T1 m_key; T2 m_value;};// 类模板里成员函数的写法template bool Pair::operator < (const Pair &p) const{ return m_value < p.m_value;}int main(){ Pair Astudent("Jay",20); Pair Bstudent("Tom",21); cout << (Astudent < Bstudent) << endl; return 0;}复制代码输出结果：
1复制代码需要注意的是，同一个类模板的两个模板类是不兼容的：
Pair *p;Pair a;p = & a; //错误！！复制代码03 函数模板作为类模板成员
当函数模板作为类模板的成员函数时，是可以单独写成函数模板的形式，成员函数模板在使用的时候，编译器才会把函数模板根据传入的函数参数进行实例化，例子如下：
// 类模板template class A{public: template void Func(T2 t) { cout << t; } // 成员函数模板};int main(){ A a; a.Func('K'); //成员函数模板 Func被实例化 a.Func("hello"); //成员函数模板 Func再次被实例化 return 0;} 复制代码04 类模板与非类型参数
类模板的“”中可以出现非类型参数：
template class CArray{public: void Print( ) { for( int i = 0;i < size; ++i) cout << array[i] << endl; }private: T array[size];};CArray a2;CArray a3; //a2和a3属于不同的类复制代码类模板与派生
01 类模板从类模板派生
上图的代码例子如下：
// 基类 - 类模板template class A { T1 v1; T2 v2;};// 派生类 - 类模板template class B:public A { T1 v3; T2 v4;};// 派生类 - 类模板template class C:public B { T v5;};int main() { B obj1; C obj2; return 0;}复制代码02 类模板从模板类派生
上图的代码例子如下：
template class A { T1 v1; T2 v2;};template class B:public A // A 模板类{ T v;};int main() { //自动生成两个模板类 ：A 和 B B obj1; return 0;}复制代码03 类模板从普通类派生
上图的代码例子如下：
// 基类 - 普通类class A { int v1;};// 派生类 - 类模板template class B:public A // 所有从B实例化得到的类 ，都以A为基类{ T v;};int main() { B obj1; return 0;}复制代码04 普通类从模板类派生
上图的代码例子如下：
template class A { T v1;};class B:public A { double v;};int main() { B obj1; return 0;}复制代码类模板与友元
01 函数、类、类的成员函数作为类模板的友元
代码例子如下：
// 普通函数void Func1() { } // 普通类class A { }; // 普通类class B { public: void Func() { } // 成员函数};// 类模板template class Tmp{ friend void Func1(); // 友元函数 friend class A; // 友元类 friend void B::Func(); // 友元类的成员函数}; // 任何从 Tmp 实例化来的类 ，都有以上三个友元复制代码02 函数模板作为类模板的友元
// 类模板template class Pair{private: T1 key; //关键字 T2 value; //值public: Pair(T1 k,T2 v):key(k),value(v) { }; // 友元函数模板 template friend ostream & operator<< (ostream & o, const Pair & p);};// 函数模板template ostream & operator<< (ostream & o, const Pair & p){ o << "(" << p.key << "," << p.value << ")" ; return o;}int main(){ Pair student("Tom",29); Pair obj(12,3.14); cout << student << " " << obj; return 0;}复制代码输出结果：
(Tom,29) (12,3.14)复制代码03 函数模板作为类的友元
// 普通类class A{private: int v;public: A(int n):v(n) { } template friend void Print(const T & p); // 函数模板};// 函数模板template void Print(const T & p){ cout << p.v;}int main() { A a(4); Print(a); return 0;}复制代码输出结果：
4复制代码04 类模板作为类模板的友元
// 类模板template class B {private: T v;public: B(T n):v(n) { } template friend class A; // 友元类模板};// 类模板template class A {public: void Func( ) { B o(10); // 实例化B模板类 cout << o.v << endl; }};int main(){ A a; a.Func (); return 0;}复制代码输出结果：
10复制代码类模板与静态成员变量
类模板中可以定义静态成员，那么从该类模板实例化得到的所有类，都包含同样的静态成员。
template class A{private: static int count; // 静态成员public: A() { count ++; } ~A() { count -- ; }; A( A & ) { count ++ ; } static void PrintCount() { cout << count << endl; } // 静态函数};template<> int A::count = 0; // 初始化template<> int A::count = 0; // 初始化int main(){ A ia; A da; // da和ia不是相同模板类 ia.PrintCount(); da.PrintCount(); return 0;}复制代码输出：
11复制代码上面的代码需要注意的点：
- 类模板里的静态成员初始化的时候，最前面要加template<>。
- ia 和 da 对象是不同的模板类，因为类型参数是不一致，所以也就是不同的模板类。
作者：小林coding
链接：https://juejin.im/post/5e16871e5188253a8d3eaabe
来源：掘金
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
扫一扫
678
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
