C++ template 模板详解
模板是泛型编程的基础，泛型编程即以一种独立于任何特定类型的方式编写代码。使用模板的目的就是能够让程序员编写与类型无关的代码。模板是创建泛型类或函数的蓝图或公式。库容器，比如迭代器和算法，都是泛型编程的例子，它们都使用了模板的概念。
模板（Template）指C++程序设计设计语言中采用类型作为参数的程序设计，支持通用程序设计。C++ 的标准库提供许多有用的函数大多结合了模板的观念，如STL以及IO Stream。模板是C++支持参数化多态的工具，使用模板可以使用户为类或者函数声明一种一般模式，使得类中的某些数据成员或者成员函数的参数、返回值取得任意类型。模板是一种对类型进行参数化的工具；通常有两种形式：函数模板和类模板；函数模板 针对仅参数类型不同的函数；类模板 针对仅数据成员和成员函数类型不同的类。
函数模板
模板函数定义的一般形式如下所示：
template <class type> ret-type func-name(parameter list)
{
// 函数的主体
}
template <class 形参名，class 形参名，......>
返回类型 函数名(参数列表)
{
//函数体
}在这里，type 是函数所使用的数据类型的占位符名称。这个名称可以在函数定义中使用。其中template和class是关键字，class可以用typename 关键字代替，在这里typename 和class没区别，<>括号中的参数叫模板形参，模板形参和函数形参很相像，模板形参不能为空。一但声明了模板函数就可以用模板函数的形参名声明类中的成员变量和成员函数，即可以在该函数中使用内置类型的地方都可以使用模板形参名。模板形参需要调用该模板函数时提供的模板实参来初始化模板形参，一旦编译器确定了实际的模板实参类型就称他实例化了函数模板的一个实例。
下面是函数模板的实例，返回两个数中的最大值：
#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;
}当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
Max(i, j): 39
Max(f1, f2):20.7
Max(s1, s2): World
类模板
template<class 形参名，class 形参名，…>
class 类名{ ... };类模板和函数模板都是以template开始后接模板形参列表组成，模板形参不能为空，一但声明了类模板就可以用类模板的形参名声明类中的成员变量和成员函数，即可以在类中使用内置类型的地方都可以使用模板形参名来声明。比如：在类A中声明了两个类型为T的成员变量a和b，还声明了一个返回类型为T带两个参数类型为T的函数hy。
template<class T> class A
{
public:
T a;
T b;
T hy(T c, T &d);
};下面的实例定义了类 Stack<>，并实现了泛型方法来对元素进行入栈出栈操作：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <cstdlib>
#include <string>
#include <stdexcept>
using namespace std;
template <class T>
class Stack {
private:
vector<T> elems; // 元素
public:
void push(T const&); // 入栈
void pop(); // 出栈
T top() const; // 返回栈顶元素
bool empty() const{ // 如果为空则返回真。
return elems.empty();
}
};
template <class T>
void Stack<T>::push (T const& elem)
{
// 追加传入元素的副本
elems.push_back(elem);
}
template <class T>
void Stack<T>::pop ()
{
if (elems.empty()) {
throw out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack");
}
// 删除最后一个元素
elems.pop_back();
}
template <class T>
T Stack<T>::top () const
{
if (elems.empty()) {
throw out_of_range("Stack<>::top(): empty stack");
}
// 返回最后一个元素的副本
return elems.back();
}
int main()
{
try {
Stack<int> intStack; // int 类型的栈
Stack<string> stringStack; // string 类型的栈
// 操作 int 类型的栈
intStack.push(7);
cout << intStack.top() <<endl;
// 操作 string 类型的栈
stringStack.push("hello");
cout << stringStack.top() << std::endl;
stringStack.pop();
stringStack.pop();
}
catch (exception const& ex) {
cerr << "Exception: " << ex.what() <<endl;
return -1;
}
}当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
1
2
3
7
hello
Exception: Stack<>::pop(): empty stack