我也来谈一谈c++模板（一）

c++中程序员使用模板能够写出与类型无关的代码，提高源代码重用，使用合适，大大提高了开发效率。此前，可以使用宏实现模板的功能，但是模板更加安全、清晰。在编写模板相关的代码是我们用到两个关键词：template和class（或者typename），class和typename基本没有区别。

1、函数模板

函数模板本质上就是实现针对不同类型的同一种算法的代码，其基本用法可以是形如：

　template <class TYPE ，class TYPE，......>

　ReturnValue function(Argments)

　{

　//　code

　}

这里template <class TYPE ，class TYPE，......> 声明了此段代码是一段模板。”<>“中提供的是模板的类型参数，当使用这段代码时，编译器会根据使用的实际类型产生一份实例。在接下来的整个函数模板中就可以使用类型参数了，函数的returnvalue，arguments，local variable都可以使用类型参数。下面是一段简单的函数模板使用实例：

 template <class T> T foo(T& lhs,T& rhs)
 {
     T tmp = lhs;
     lhs = rhs;
     rhs = tmp;
     return lhs>rhs?lhs:rhs;
 }

 int main()
 {
     int a(),b();
     cout << foo(a,b) << endl;
     cout << "a=" << a << endl;
     cout << "b=" << b << endl; 

     string c("hello"),d("world");
     cout << foo(c,d) << endl;
     cout << "c=" << c << endl;
     cout << "d=" << d << endl;
 }

1-5行就是函数模板的基本使用方式，foo()函数的功能是交换两个参数，然后返回较大的值，但是foo()函数并不关心参数的类型 。当我们在main()中使用foo模板是，分别使用int和string类型都能得到期望的结果，而foo的代码只写了一份，没有针对int和string。

这是输出结果：

10
a=10
b=5
world
c=world
d=hello

2、类中的函数模板

类中含有成员函数模板的情况和上一种情况类似，只是限定了一下作用域。说实话，这一种情况应该比上一种情况更加常见，因为c++是一门面向对象的语言，我们定义的函数，通常需要定义在类中，尽量减少全局函数的使用。当然有点扯远了，写个小例子，说明用法：

class X
{
public:
   template <class T> 
　　void mf(T* t) {}
};

int main()
{
   int i;
   X* x = new X();
   x->mf(&i);
}

基本和第一种情况一样，不再赘述了。

3、简单的类模板

定义类模板的语法通项可以是这样的公式：

template<class TYPE,class TYPE...>

class CLASSNAME

{

　　//members.

};

template<class TYPE,class TYPE...>

ReturnValue CLASSNAME<TYPE,TYPE...>::function (Arguments)

{

　　//code.

}

类模板的使用大体和函数模板类似，只是要注意一点，当声明和定义相分离时，定义成员函数的时候，光限定模板名是不够的，要加上类型，只有这样限定才会是一个类名而非模板。举个例子：

template <class T>
class Bar {
    void foo();
};

template<class t>
void Bar<T>::foo()
{
    //
}

void Bar<T>::foo()是重要的，这是使用模板最常见的错误之一了。Bar只是模板而Bar<T>才是类名。

4、类模板中的函数模板

类中的成员函数也可以是一个模板，这样就形成了一种层次关系。需要注意的是，在定义成员函数函数模板的时候需要在上例的基础上，考虑模板间的层次关系。例如这样一段代码：

 template<typename T>
 class X
 {
 public:
    template<typename U>
    void mf(const U &u);
 };

 template<typename T>
 template <typename U>
 void X<T>::mf(const U &u)
 {
 }

 int main()
 {
 }

9-10行中限定了两个类型参数T、U的层次，其中U是成员函数函数模板的类型参数，如果11行这样写：

void X<U>::mf(const T &u)

就会报错。

还有一点需要注意的是：

Member template functions cannot be virtual functions and cannot override virtual functions from a base class when they are declared with the same name as a base class virtual function.

当使用与基类虚函数相同的名称进行声明时，成员模板函数不能是虚函数并且不能从基类重写虚函数。

关于之间的区别还是写两段代码具体的感受一下比较好。

5、在普通类中嵌套类模板

嵌套类模板被声明为外部类范围内的类模板，可以在封闭类的内部或外部定义它们。通俗点说就是嵌套类模板的作用范围是它所在类的里边，嵌套类的定义可以在外边定义。，如下是一段msdn上面的嵌套类的简单例子：　

 #include <iostream>
 using namespace std;

 class X
 {

    template <class T>
    struct Y
    {
       T m_t;
       Y(T t): m_t(t) { }
    };

    Y<int> yInt;
    Y<char> yChar;

 public:
    X(int i, char c) : yInt(i), yChar(c) { }
    void print()
    {
       cout << yInt.m_t << " " << yChar.m_t << endl;
    }
 };

 int main()
 {
    X x(, 'a');
    x.print();
 }

struct Y就是嵌套在class X中的一个类模板，在X类中模板Y实例化出了2个类型实例，分别是Y<int> 、Y<char>。此后所有的操作可以把Y<int>、Y<char>看做一个普通的类类型。

6、在类模板中嵌套类模板

与上一种情况类似，只是这次外层类是一个类模板，而非具体的类类型。这种情况下最值得注意的就是：

When nested class templates are defined outside of their enclosing class, they must be prefaced by the template parameters for both the class template (if they are members of a class template) and template parameters for the member template.

当嵌套类模板在其封闭类的外部定义时，它们必须以类模板（如果它们是类模板的成员）的模板参数和成员模板的模板参数开头。------MSDN手册

翻译的也是比较拗口，但是读几遍的话也很好理解：当定义嵌套类时我们需要考虑的是，也就是第3中情况提到的需要注意的情况，”::“域作用符是作用于类上的，而非模板上的。所以如果在外部定义嵌套类时，首先我们不仅要在外层类模板后带上模板参数，使其形式上（还没有实例化）成为一个类，嵌套类也需要加上模板参数，使其形式上成为一个类。

 #include <iostream>
 using namespace std;

 template <class T>
 class X
 {
    template <class U> class Y
    {
       U* u;
    public:
       Y();
       U& Value();
       void print();
       ~Y();
    };

    Y<int> y;
 public:
    X(T t) { y.Value() = t; }
    void print() { y.print(); }
 };

 template <class T>
 template <class U>
 X<T>::Y<U>::Y()
 {
    cout << "X<T>::Y<U>::Y()" << endl;
    u = new U();
 }

 template <class T>
 template <class U>
 U& X<T>::Y<U>::Value()
 {
    return *u;
 }

 template <class T>
 template <class U>
 void X<T>::Y<U>::print()
 {
    cout << this->Value() << endl;
 }

 template <class T>
 template <class U>
 X<T>::Y<U>::~Y()
 {
    cout << "X<T>::Y<U>::~Y()" << endl;
    delete u;
 }

 int main()
 {
    X<int>* xi = new X<int>();
    X<char>* xc = new X<char>('c');
    xi->print();
    xc->print();
    delete xi;
    delete xc;
 }

最后还值得注意的是，正如第四种情况那样，嵌套类与外层类的模板参数也有层次关系。通常写成两行：

template <class T>
template <class U>

T被当成外层类的模板参数，U被当成嵌套类的模板参数。我看有的书上便于区分会写成缩进的形式：

template <class T>
　　template <class U>

关于模板的知识多，暂时没精力写了，明天再接着写下去。有哪些地方不到位的，还请各位看官指正，谢谢。本人QQ：5435620.EMAIL：baixiangcpp@gmail.com。