从零开始学C++之模板（二）：类模板、Stack的类模板实现（自定义链栈方式，自定义数组方式）

一、类模板

类模板：将类定义中的数据类型参数化

类模板实际上是函数模板的推广，可以用相同的类模板来组建任意类型的对象集合

（一）、类模板的定义

template  <类型形参表>

class  <类名>

{     //类说明体  }；

template  <类型形参表>

<返回类型> <类名> <类型名表>::<成员函数1>（形参表）

{     //成员函数定义体  }

template  <类型形参表>

<返回类型> <类名> <类型名表>::<成员函数2>（形参表）

{     //成员函数定义体  }

…

template  <类型形参表>

<返回类型> <类名> <类型名表>::<成员函数n>（形参表）

{     //成员函数定义体  }

（二）、使用类模板

类模板的实例化：用具体的数据类型替换模板的参数以得到具体的类（模板类）

模板类也可以实例化为对象

用下列方式创建类模板的实例：

类名 <类型实参表>  对象名称;

对于函数模板与类模板，模板参数并不局限于类型（类类型，基本类型，模板类实例），普通值也可以作为模板参数

二、Stack类的模板实现

在前面曾经分别使用C/C++实现了一个链栈，栈中只能放进int类型数据，现在使用模板来重新实现Stack，可以存放多种数据类型，分别使用自定义链栈方式以及自定义数组实现。

（一）、自定义链栈方式：

stack.h：

 C++ Code 

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/************************************************************************* > File Name: stack.h > Author: Simba > Mail: dameng34@163.com > Created Time: 2012年11月03日 星期六 19时28分25秒 ************************************************************************/ #include<iostream> using namespace std; template < class T > class Node {     //< >里面是模板参数，可以有多个，虽然T用class 声明，但可以是内建类型也可以是class类型     //模板的定义一般写在头文件里 public:     Node(T invalue): m_Value(invalue), m_Next(NULL) {}     ~Node();     T getValue() const     {         return m_Value;     }     void setValue(T value)     {         m_Value = value;     }     Node < T > *getNext() const     {         return m_Next;     }     void setNext(Node < T > *next)     {         m_Next = next;     } private:     T m_Value;     Node < T > *m_Next; }; template < class T > Node < T >::~Node() {     if (m_Next)     {         delete m_Next;  //自动内存管理，接着找到m_Next指向的下一个结点，一直找到最后的一个结点         //故先释放最后一个结点（当然是最先压栈的结点），然后依次返回释放每一个途中的结点     }     cout << m_Value << " deleted " << endl; } template < class T > class Stack { public:     Stack(): m_Head(NULL), m_Count(0) {}     ~Stack()     {         delete m_Head;  //自动内存管理     }     void push(const T &t);     T pop();     T top() const;     int count() const; private:     Node < T > *m_Head;     int m_Count; }; template < class T > void Stack < T >::push(const T &value) {     Node < T > *newNode = new Node < T > (value);     newNode->setNext(m_Head);     m_Head = newNode;     ++m_Count; } template < class T > T Stack < T >::pop() {     Node < T > *popped = m_Head;     if (m_Head != NULL)     {         m_Head = m_Head->getNext();         T retval = popped->getValue();         popped->setNext(NULL);         delete popped;         --m_Count;         return retval;     }     return 0; } template < class T > inline T Stack < T >::top() const //模板前缀template < class T >  || 函数限定符inline  函数返回值T || //命名空间前缀 Stack < T > //一个类型  || 函数名（函数参数）const 限定符 {     return m_Head->getValue(); } template < class T > inline int Stack < T >::count() const {     return m_Count; }

main.cpp：

 C++ Code 

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#include "stack.h" int main(void) {     Stack < int >intstack1, intstack2;     int val;     for (val = 0; val < 4; ++val)     {         intstack1.push(val);         intstack2.push(2 * val);     }     while (intstack1.count())     {         val = intstack1.pop();         cout << val << endl;     }     Stack < char >stringstack;     stringstack.push('A');     stringstack.push('B');     stringstack.push('C');     char val2;     while (stringstack.count())     {         val2 = stringstack.pop();         cout << val2 << endl;     }     cout << "Now intstack2 will be destructed." << endl;     return 0; }

可以看到虽然intstack2 没有pop 出元素，但程序结束时，局部对象会被析构，调用析构函数，在析构函数内delete 头指针，顺藤摸瓜一直找到最后一个节点，即首先压栈的节点，依次返回释放掉。

（二）、自定义数组方式

Stack2.h：

 C++ Code 

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#ifndef _STACK2_H_ #define _STACK2_H_ #include <exception> template <typename T, int MAX_SIZE> class Stack2 { public:     Stack2();     ~Stack2();     void Push(const T &elem);     void Pop();     T &Top();     const T &Top() const;     bool Empty() const; private:     T *elems_;     int top_; }; template <typename T, int MAX_SIZE> Stack2<T, MAX_SIZE>::Stack2() : top_(-1) {     elems_ = new T[MAX_SIZE]; } template <typename T, int MAX_SIZE> Stack2<T, MAX_SIZE>::~Stack2() {     delete[] elems_; } template <typename T, int MAX_SIZE> void Stack2<T, MAX_SIZE>::Push(const T &elem) {     if (top_ + 1 >= MAX_SIZE)         throw out_of_range("Stack2<>::Push() Stack2 full");     elems_[++top_] = elem; } template <typename T, int MAX_SIZE> void Stack2<T, MAX_SIZE>::Pop() {     if (top_ + 1 == 0)         throw out_of_range("Stack2<>::Push() Stack2 empty");     --top_; } template <typename T, int MAX_SIZE> T &Stack2<T, MAX_SIZE>::Top() {     if (top_ + 1 == 0)         throw out_of_range("Stack2<>::Push() Stack2 empty");     return elems_[top_]; } template <typename T, int MAX_SIZE> const T &Stack2<T, MAX_SIZE>::Top() const {     if (top_ + 1 == 0)         throw out_of_range("Stack2<>::Push() Stack2 empty");     return elems_[top_]; } template <typename T, int MAX_SIZE> bool Stack2<T, MAX_SIZE>::Empty() const {     return top_ + 1 == 0; } #endif // _STACK2_H_

main.cpp：

 C++ Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

#include "Stack2.h" #include <iostream> #include<string> using namespace std; int main(void) {     Stack2<int, 5> s;     s.Push(1);     s.Push(2);     s.Push(3);     while (!s.Empty())     {         cout << s.Top() << endl;         s.Pop();     }     return 0; }

输出为 3 2 1 

注意，用数组实现时pop 操作并没有删除元素的操作，只是移动了top 指针，下次push 的时候直接覆盖即可。再者因为实现了Top 返回栈顶元素，故pop 没有返回值。

参考：

C++ primer 第四版

Effective C++ 3rd

C++编程规范