Cplusplus 简明教程

C++ Templates

模板是泛型编程的基础，它涉及以独立于任何特定类型的方式编写代码。

模板是用于创建泛型类或函数的蓝图或公式。库容器（如迭代器和算法）是泛型编程的示例，并且已使用模板概念开发。

每个容器都有一个定义，例如 vector ，但是我们可以定义许多不同类型的向量，例如 vector <int> 或 vector <string> 。

您可以使用模板来定义函数和类，让我们了解它们是如何工作的：

Function Template

模板函数定义的一般形式如下所示：

template <class type> ret-type func-name(parameter list) {
   // body of function
}

此处，type 是函数所使用的某个数据类型的占位符名称。此名称可以在函数定义中使用。

以下是返回两个值的最大值的函数模板的示例：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

template <typename T>
inline T const& Max (T const& a, T const& b) {
   return a < b ? b:a;
}

int main () {
   int i = 39;
   int j = 20;
   cout << "Max(i, j): " << Max(i, j) << endl;

   double f1 = 13.5;
   double f2 = 20.7;
   cout << "Max(f1, f2): " << Max(f1, f2) << endl;

   string s1 = "Hello";
   string s2 = "World";
   cout << "Max(s1, s2): " << Max(s1, s2) << endl;

   return 0;
}

如果我们编译并运行上述代码，这将产生以下结果：

Max(i, j): 39
Max(f1, f2): 20.7
Max(s1, s2): World

Class Template

正如我们可以定义函数模板一样，我们也可以定义类模板。泛型类声明的一般形式如下所示：

template <class type> class class-name {
   .
   .
   .
}

此处， type 是占位符类型名称，它将在实例化类时指定。您可以通过使用逗号分隔的列表来定义多个泛型数据类型。

以下是定义类 Stack<> 并实现将元素压入和弹出堆栈的泛型方法的示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cstdlib>
#include <string>
#include <stdexcept>

using namespace std;

template <class T>
class Stack {
   private:
      vector<T> elems;    // elements

   public:
      void push(T const&);  // push element
      void pop();               // pop element
      T top() const;            // return top element

      bool empty() const {      // return true if empty.
         return elems.empty();
      }
};

template <class T>
void Stack<T>::push (T const& elem) {
   // append copy of passed element
   elems.push_back(elem);
}

template <class T>
void Stack<T>::pop () {
   if (elems.empty()) {
      throw out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack");
   }

   // remove last element
   elems.pop_back();
}

template <class T>
T Stack<T>::top () const {
   if (elems.empty()) {
      throw out_of_range("Stack<>::top(): empty stack");
   }

   // return copy of last element
   return elems.back();
}

int main() {
   try {
      Stack<int>         intStack;  // stack of ints
      Stack<string> stringStack;    // stack of strings

      // manipulate int stack
      intStack.push(7);
      cout << intStack.top() <<endl;

      // manipulate string stack
      stringStack.push("hello");
      cout << stringStack.top() << std::endl;
      stringStack.pop();
      stringStack.pop();
   } catch (exception const& ex) {
      cerr << "Exception: " << ex.what() <<endl;
      return -1;
   }
}

如果我们编译并运行上述代码，这将产生以下结果：

7
hello
Exception: Stack<>::pop(): empty stack