C++ Template应用详解

2020-01-06 16:35:07于海丽

引言

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。

函数模板

在c++入门中,很多人会接触swap(int&, int&)这样的函数类似


void swap(int&a , int& b) {
  int temp = a;
  a = b;
  b = temp;
}

但是如果是要支持long,string,自定义class的swap函数,代码和上述代码差不多,只是类型不同,这个时候就是我们定义swap的函数模板,就可以复用不同类型的swap函数代码,函数模板的声明形式如下:


template <class identifier> function_declaration;
template <typename identifier> function_declaration;

swap函数模板的声明和定义


//method.h
template<typename T> void swap(T& t1, T& t2);

#include "method.cpp"

//method.cpp

template<typename T> void swap(T& t1, T& t2) {
  T tmpT;
  tmpT = t1;
  t1 = t2;
  t2 = tmpT;
}

上述是模板的声明和定义了,那模板如何实例化呢,模板的实例化是编译器做的事情,与程序员无关,那么上述模板如何使用呢,


//main.cpp
#include <stdio.h>
#include "method.h"
int main() {
  //模板方法 
  int num1 = 1, num2 = 2;
  swap<int>(num1, num2);
  printf("num1:%d, num2:%dn", num1, num2); 
  return 0;
}

这里使用swap函数,必须包含swap的定义,否则编译会出错,这个和一般的函数使用不一样。所以必须在method.h文件的最后一行加入#include "method.cpp"。

类模板

考虑我们写一个简单的栈的类,这个栈可以支持int类型,long类型,string类型等等,不利用类模板,我们就要写三个以上的stack类,其中代码基本一样,通过类模板,我们可以定义一个简单的栈模板,再根据需要实例化为int栈,long栈,string栈。


//statck.h
template <class T> class Stack {
  public:
    Stack();
    ~Stack();
    void push(T t);
    T pop();
    bool isEmpty();
  private:
    T *m_pT;    
    int m_maxSize;
    int m_size;
};

#include "stack.cpp"

//stack.cpp
template <class T> Stack<T>::Stack(){
  m_maxSize = 100;   
  m_size = 0;
  m_pT = new T[m_maxSize];
}
template <class T> Stack<T>::~Stack() {
  delete [] m_pT ;
}
    
template <class T> void Stack<T>::push(T t) {
  m_size++;
  m_pT[m_size - 1] = t;
  
}
template <class T> T Stack<T>::pop() {
  T t = m_pT[m_size - 1];
  m_size--;
  return t;
}
template <class T> bool Stack<T>::isEmpty() {
  return m_size == 0;
}