模板类 Template Classes 以及模板类编译时的处理


我们可以建立template classes，使它们能够神奇地操作任何类型的资料。下面这个例子是让CThree 类别储存三个成员变量，成员函数Min 传回其中的最小值，成员函数Max 则传回其中的最大值。我们把它设计为template class，以便这个类别能适用于各式各样的数据类型：

template <class T>
class CThree
{
public :
CThree(T t1, T t2, T t3);
T Min();
T Max();
private:
T a, b, c;
};

语法还不至于太稀奇古怪，把T 看成是大家熟悉的int 或float 也就是了。下面是成员函数的定义：

template <class T>
T CThree<T>::Min()
{
T minab = a < b ? a : b;
return minab < c ? minab : c;
}

template <class T>
T CThree<T>::Max()
{
T maxab = a < b ? b : a;
return maxab < c ? c : maxab;
}

template <class T>
CThree<T>::CThree(T t1, T t2, T t3) : a(t1), b(t2), c(t3)
{
return;
}

这里就得多注意些了。每一个成员函数前都要加上template <class T>，而且类别名称应该使用CThree<T>。

//以下是template class 的使用方式：
#include <iostream.h>
void main()
{
CThree<int> obj1(2, 5, 4);
cout << obj1.Min() << endl;
cout << obj1.Max() << endl;

CThree<float> obj2(8.52, -6.75, 4.54);
cout << obj2.Min() << endl;
cout << obj2.Max() << endl;

CThree<long> obj3(646600L, 437847L, 364873L);
cout << obj3.Min() << endl;
cout << obj3.Max() << endl;
}

执行结果如下：

2 5

-6.75

8.52

364873

646600

对程序员而言C++ templates 可说是十分容易设计与使用，但对于编译器和联结器而言却是一大挑战。编译器遇到一个template 时，不能够立刻为它产生机器码，它必须等待，直到template 被指定某种类型。从程序员的观点来看，这意味着template function 或template class 的完整定义将出现在template 被使用的每一个角落，否则，编译器就没有足够的信息可以帮助产生目的码。当多个源文件使用同一个template
时，事情更趋复杂。

随着编译器的不同，掌握这种复杂度的技术也不同。有一个常用的技术，Borland 称之为Smart，应该算是最容易的：每一个使用Template 的程序代码的目的档中都存在有template码，联结器负责复制和删除。

假设我们有一个程序，包含两个源文件A.CPP 和B.CPP，以及一个THREE.H（其内定义了一个template 类别，名为CThree）。A.CPP 和B.CPP 都包含THREE.H。如果A.CPP以int 和double 使用这个template 类别，编译器将在A.OBJ 中产生int 和double 两种版本的template 类别可执行码。如果B.CPP 以int 和float 使用这个template 类别，编译器将在B.OBJ 中产生int 和float 两种版本的template
类别可执行码。即使虽然A.OBJ 中已经有一个int 版了，编译器没有办法知道。然后，在联结过程中，所有重复的部份将被删除。