C++ 模板（泛型编程）

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。

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。

每个容器都有一个单一的定义，比如 向量，我们可以定义许多不同类型的向量，比如 vector <int> 或 vector <string>。

您可以使用模板来定义函数和类，接下来让我们一起来看看如何使用。

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
}

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。

下面是函数模板的实例，返回两个数中的最大值：

实例

#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;
}

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

正如我们定义函数模板一样，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{
 .
 .
 .
}

在这里，type 是占位符类型名称，可以在类被实例化的时候进行指定。您可以使用一个逗号分隔的列表来定义多个泛型数据类型。

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：

实例

#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：

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