C++之模板 - 技术栈

在C++ 中，模板为泛型程序设计奠定了关键的基础。使用模板需要用到两个关键字template 、typename ，写法：**template<typename Type>**template告诉编译器，将要定义一个模板，<>中的是模板参数列表，类似于函数的参数列表，关键字typename看作是变量的类型名，该变量接受类型作为其值，把Type看作是该变量的名称，是一个通用的类型。

函数模板

1.常规使用

建立一个通用函数模板，它所用到的数据的类型(包括返回值类型、形参类型、函数体中局部变量类型)用一个虚拟的类型(模板类型)来代替，而实际调用时编译器根据传入的实参来逆推出真正的类型，生成对应的具体的函数。这样一个通用的模板函数不仅将数据的值作为变化的量，类型也被参数化。

两个关键字：template：定义模板的关键字；typename ：定义模板类型的关键字

其中T是模板参数，虚拟的类型，用于替换。在实际调用时，实参为int类型，那么会生成一个参数和返回值都为int类型的函数，由一个通用的模板函数生成具体类型的函数。编译器由函数模板自动生成模板函数的过程叫模板的实例化。

2.显示指定及默认值

如果函数的参数中并未使用模板类型，那么编译器无法自动推导，这时就需要手动的显示指定模板类型。

cpp 复制代码

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T>
void fun()
{
    T t = 0;
    cout << typeid(t).name() << endl; //输出变量的类型
}
int main()
{
    //在调用函数时，显式的指定
    fun<long>(); //此时模板类型T为"long"类型
    return 0;
}

除此之外还可以指定模板类型的默认类型（类似于函数参数指定默认值）

cpp 复制代码

template<typename T = long>
void fun()
{
    T t = 0;
    cout << typeid(t).name() << endl; //输出变量的类型
}
int main()
{
    fun();
    return 0;
}

模版参数类型选择的优先级：手动显示指定>编译器根据实参自动推导>模板类型默认值

示例代码：

cpp 复制代码

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T = long>
void fun(T t)
{
    cout << typeid(t).name() << endl; //输出变量的类型
}
int main()
{
    double a = 3.14;
    fun(a); //double

    fun<char>(a); //char
}

3.多模板参数

类似于函数参数，模板类型可以指定多个，用逗号分割，每个模板类型都需要关键字typename修饰。**template<typename T，typename K>**模板类型T替换一种类型，K则可以替换为另一种类型。多模板参数同样可以根据实参进行自动推导。不同于函数参数的默认值（从右向左依次指定，不能有间断），模板参数默认值指定的顺序可以是任意的没有强制的顺序要求 ，但在调用函数时显式指定模板类型时必须从左向右依次指定，不能有间断。

经验：编译器能够自动推导出来的模板参数放于最后，剩余的模板参数如果有默认值的放于中间，无默认值则放于前面。

例：

cpp 复制代码

template<typename T, typename K = long, typename M>
void fun(M &m);

fun<double>(10); //fun<double,long,int>
fun<double, char>(10); //fun<double,char,int>

4.模板函数的声明和定义

如果函数的声明和定义分开，那么在声明和定义处都需要加上模板，如果模板存在默认类型，那么只在函数声明时指定即可。

由于模板函数的定义并不是真正的函数，他们不能单独编译，所以不能将模板函数单独放到源文件中，模板必须与特定的模板实例化请求一起使用，所以最好的办法是模板函数的声明和定义放在一起。

类模板

与函数模板差不多，类模板也需要在类定义的上面加上template 及typename ，但在定义对象时，必须使用<>显式的指定模板类型。

模板类型可以替换类内的任意地方定义的类型，包括成员属性类型，成员函数。

类中成员属性若为模板类型，那么我们可以定义带参数的构造，让调用者去指定初始化值。

类模板可以有多个模板类型，且可以指定默认的模板参数，规则是从右往左依次指定不能间断(从后往前)，在定义对象时从左向右指定，如果不指定模板参数，将使用默认的。

如果模板类中的成员函数在类中声明，类外实现时，函数的定义处也要加上模板，如下：

如果类模板指定了默认的类型，为了避免歧义，默认的模板类型应当去掉。

如果在模板类中声明、类外定义的成员函数存在函数模板，那么在定义的时候，两个模板都需要指定。如下：

注：这种情况下，顺序为：先类模板，后函数模板 。

模板类中嵌套的情况：

cpp 复制代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T>
class A{
public:
	T m_t;
	A(){
		m_t = 10;
	}
	A(T t) {
		m_t = t;
	}
};
class B {
public:
	A<long>m_a;
	B() {

	}
	B(long a) :m_a(a) {

	}
};

template<typename T>
class C {
public:
	A<T>m_a;
	C(T a) :m_a(a) {

	}
};

template<typename K>
class D {
public:
	K m_k;
	D(const K k) :m_k(k) {

	}
};

int main()
{
	B b;
	cout << b.m_a.m_t << endl;  //10

	B b2(30);
	cout << b2.m_a.m_t << endl; //30

	C<char>c('a');
	cout << c.m_a.m_t << endl;  //a

	A<double>aa(12.3);

	D<A<double>>d(aa);
	cout << d.m_k.m_t << endl; //12.3
}