C++ 模板

模板是泛型編程的基礎，泛型編程即以一種獨立於任何特定類型的方式編寫代碼。

模板是創建泛型類或函數的藍圖或公式。庫容器，比如迭代器和算法，都是泛型編程的例子，它們都使用了模板的概念。

每個容器都有一個單一的定義，比如 向量，我們可以定義許多不同類型的向量，比如 vector <int> 或 vector <string>。

您可以使用模板來定義函數和類，接下來讓我們一起來看看如何使用。

函數模板

模板函數定義的一般形式如下所示：

template <class type> ret-type func-name(parameter list)
{
   // 函數的主體
}  

在這裡，type 是函數所使用的數據類型的占位符名稱。這個名稱可以在函數定義中使用。

下面是函數模板的實例，返回兩個數種的最大值：

#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;
}

當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

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

類模板

正如我們定義函數模板一樣，我們也可以定義類模板。泛型類聲明的一般形式如下所示：

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

在這裡，type 是占位符類型名稱，可以在類被實例化的時候進行指定。您可以使用一個逗號分隔的列表來定義多個泛型數據類型。

下面的實例定義了類 Stack<>，並實現了泛型方法來對元素進行入棧出棧操作：

#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&);  // 入棧
    void pop();               // 出棧
    T top() const;            // 返回棧頂元素
    bool empty() const{       // 如果為空則返回真。
        return elems.empty(); 
    } 
}; 

template <class T>
void Stack<T>::push (T const& elem) 
{ 
    // 追加傳入元素的副本
    elems.push_back(elem);    
} 

template <class T>
void Stack<T>::pop () 
{ 
    if (elems.empty()) { 
        throw out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack"); 
    }
	// 刪除最後一個元素
    elems.pop_back();         
} 

template <class T>
T Stack<T>::top () const 
{ 
    if (elems.empty()) { 
        throw out_of_range("Stack<>::top(): empty stack"); 
    }
	// 返回最後一個元素的副本 
    return elems.back();      
} 

int main() 
{ 
    try { 
        Stack<int>         intStack;  // int 類型的棧 
        Stack<string> stringStack;    // string 類型的棧 

        // 操作 int 類型的棧 
        intStack.push(7); 
        cout << intStack.top() <<endl; 

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

當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

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