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模板

　　

模板的概念

　　模板就是实现代码重用机制的一种工具，它可以实现类型参数化，即把类型定义为参数， 从而实现了真正的代码可重用性。模版可以分为两类，一个是函数模版，另外一个是类模版。

　　为求两个数的最大值，定义MAX()函数，需要对不同的数据类型分别定义不同重载(Overload)版本。

//函数1.
int max(int x,int y);
{return(x>y)?x:y ;}

//函数2.
float max( float x,float y){
return (x>y)? x:y ;}

//函数3.
double max(double x,double y)
{return (c>y)? x:y ;}

能否只写一套代码解决这个问题呢？

函数模板的写法

函数模板的一般形式如下：

Template <class或者typename T>   //template是一个声明模板的关键字
返回类型 函数名（形参表）
{
　　//函数定义体
}

示例

//Test.cpp
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;

//声明一个函数模版

//用来比较输入的两个相同数据类型的参数的大小，class也可以被typename代替，T可以被任何字母或者数字代替。
template <class T>
T min(T x,T y)
{
　　return(x<y)?x:y;
}

int main()
{
int n1=2,  n2=10;
double d1=1.5, d2=5.6;

cout<< "较小整数:"<<min(n1,n2)<<endl;  // 2
cout<< "较小实数:"<<min(d1,d2)<<endl;  // 1.5
system("PAUSE");
}

如果调用min(n1, d2)，会出错，参数必须类型一致。这种情况可以如下修改：

#include <iostream>
using namespace std;

//声明一个函数模板，引入两个参数
template <typename T1 , typename T2>
T2 fun(T1 x,T2 y)
{
T2 tmp = x *x + y * y + x * y;
return tmp;
}

int main()
{
int x1 = 1,y1 = 4;
float x2 = 1.1 , y2 = 2.2;
double x3 = 2.0 , y3 = 3.1;
cout<<fun(x1,y2)<<endl;  // 8.04
return 0;
}

[b]函数重载[/b]

　　-->模板函数间支持重载

#include <iostream>
using namespace std;template <typename T1 , typename T2>
T2 fun(T1 x,T2 y)
{
cout<<"调用了两个个参数的 fun 函数  "<<endl;
T2 tmp = x *x + y * y + x * y;
return tmp;
}

template <typename T>
T fun(T x , T y , T z)
{
cout<<"调用了三个参数的 fun 函数 "<<endl;
T tmp = x * x + y * y + z * z + x * y * z;
return tmp;
}

int main()
{
int x1 = 1 , y1 = 4 , z1 = 5;
float x2 = 1.1 , y2 = 2.2;
double x3 = 2.0 , y3 = 3.1;
cout<<fun(x1,y1)<<endl;
cout<<fun(x2,y2)<<endl;
cout<<fun(x3,y3)<<endl;
cout<<fun(x1,y2)<<endl;
cout<<fun(x1,y1,z1)<<endl;
return 0;
}

运行结果：

调用了两个参数的 fun 函数
21
调用了两个参数的 fun 函数
8.47
调用了两个参数的 fun 函数
19.81
调用了两个参数的 fun 函数
8.04
调用了三个参数的 fun 函数
62

从结果已经能看出来模版函数的重载是没有任何问题的了。

　　-->模板函数和非模板函数之间也支持重载

#include <iostream>
using namespace std;template <typename T>
T fun(T x,T y)
{
cout<<"调用了模板函数 "<<endl;
T tmp = x * x + y * y + x * y;
return tmp;
}

int fun(int x,int y)
{
cout<<"调用了非模板函数 "<<endl;
int tmp = x * x + y * y + x * y;
return tmp;
}

int main()
{
int x1 = 1 , y1 = 4;
float x2 = 1.1 , y2 = 2.2;
cout<<fun(x1,y1)<<endl;
cout<<fun(x2,y2)<<endl;
return 0;
}

运行结果：

调用了非模板函数
21
调用了模板函数
8.47

看以看出模版函数和非模板函数也是可重载的，那么重载函数的调用顺序是怎么样的呢？实际上是先查找非模板函数，要有严格匹配的非模板函数，就调用非模板函数，找不到适合的非模板函数在和模板函数进行匹配。

类模板的写法

定义一个类模板：

Template < class或者也可以用typename T >   // template是声明各模板的关键字8.04
class类名｛
　　//类定义．．．．．．
｝；

示例

// ClassTemplate.h
#ifndef ClassTemplate_HH
#define ClassTemplate_HH

template<typename T1,typename T2>
class myClass{
private:
T1 I;
T2 J;
public:
myClass(T1 a, T2 b);//Constructor
void show();
};

//这是构造函数，注意这些格式
template <typename T1,typename T2>
myClass<T1,T2>::myClass(T1 a,T2 b):I(a),J(b){}

//这是void show();
template <typename T1,typename T2>
void myClass<T1,T2>::show()
{
cout<<"I="<<I<<", J="<<J<<endl;
}
#endif

// Test.cpp
#include <iostream>
#include "ClassTemplate.h"
using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
myClass<int,int> class1(3,5);
class1.show();

myClass<int,char> class2(3,'a');
class2.show();

myClass<double,int> class3(2.9,10);
class3.show();

system("PAUSE");
}

程序运行结果：

I=3, J=5
I=3, J=a
I=2.9, J=10

非类型模版参数

一般来说，非类型模板参数可以是常整数（包括枚举）或者指向外部链接对象的指针。

那么就是说，浮点数是不行的，指向内部链接对象的指针是不行的。

template<typename T, int MAXSIZE>
class Stack{
Private:
T elems[MAXSIZE];
...
};

int main()
{
Stack<int, 20> int20Stack;
Stack<int, 40> int40Stack;
…
};

使用模板类型

有时模板类型是一个容器或类，要使用该类型下的类型可以直接调用，以下是一个可打印STL中顺序和链的容器的模板函数

template <typename T>
void print(T v)
{
　　T::iterator itor;
　　for (itor = v.begin(); itor != v.end(); ++itor)
　　{
　　 cout << *itor << " ";
　　}
　　cout << endl;
}

int main(int argc, char **argv)
{
list<int> l;
l.push_back(1);
l.push_front(2);
if(!l.empty())
　　print(l);

vector<int> vec;
vec.push_back(1);
vec.push_back(6);
if(!vec.empty())
　　print(vec);
}

结果：

2 1
1 6

模板的特化

如果我们打算给模板函数（类）的某个特定类型写一个函数，就需要用到模板的特化，比如我们打算用 long 类型调用 max 的时候，返回小的值（原谅我举了不恰当的例子）：

template<> // 这代表了下面是一个模板函数
long max<long>( long a, long b ) // 对于 vc 来说，这里的 <long> 是可以省略的
{
return a > b ? b : a;
}

实际上，所谓特化，就是代替编译器完成了对指定类型的特化工作，现代的模板库中，大量的使用了这个技巧。
对于偏特化，则只针对模板类型中部分类型进行特化，如

template<T1, T2>
class MyClass;

template<T1, T2>
class MyCalss<int, T2>//偏特化

仿函数

仿函数就是能像函数一样工作的东西:
　　void dosome(int i)
这个 dosome 是一个函数，我们可以这样来使用它： dosome(5);

那么，有什么东西可以像这样工作么？
答案1：重载了 () 操作符的对象，因此，这里需要明确两点：
　　1　仿函数不是函数，它是个类；
　　2　仿函数重载了()运算符，使得它的对你可以像函数那样子调用(代码的形式好像是在调用比如：

struct DoSome
{
　　void operator()( int i );
}
DoSome dosome;

这里类(对 C++ 来说，struct 和类是相同的) 重载了 () 操作符，因此它的实例 dosome 可以这样用 dosome(5); 和上面的函数调用一模一样，不是么？所以 dosome 就是一个仿函数了。

实际上还有答案2：
函数指针指向的对象。

typedef void( *DoSomePtr )( int );
typedef void( DoSome )( int );
DoSomePtr *ptr=&func;
DoSome& dosome=*ptr;

dosome(5); // 这里又和函数调用一模一样了。

当然，答案3 成员函数指针指向的成员函数就是意料之中的答案了。

仿函数的用处
　　不管是对象还是函数指针等等，它们都是可以被作为参数传递，或者被作为变量保存的。因此我们就可以把一个仿函数传递给一个函数，由这个函数根据需要来调用这个仿函数（有点类似回调）。
STL 模板库中，大量使用了这种技巧，来实现库的“灵活”。
比如：
for_each, 它的源代码大致如下：

template< typename Iterator, typename Functor >
void for_each( Iterator begin, Iterator end, Fucntor func )
{
for( ; begin!=end; begin++ )
func( *begin );
}

这个 for 循环遍历了容器中的每一个元素，对每个元素调用了仿函数 func，这样就实现了 对“每个元素做同样的事”这样一种编程的思想。
特别的，如果仿函数是一个对象，这个对象是可以有成员变量的，这就让 仿函数有了“状态”，从而实现了更高的灵活性。