C/C++编程：模板的基本语法

2024-07-16 08:24| 来源: 网络整理| 查看: 265

Template Class基本语法基本语法

声明：

template < typename T> class ClassA;

定义：

template < typename T> class ClassA { T member; }

template表示接下来将会定义一个模板。和函数一样，模板也有一系列参数。这些参数都被囊括在template之后的< >中。在上文的例子中，typename T便是模板参数。来看一个函数声明：

void ff(int a);

typename T可以类比int a, T是形参，typename表示模板参数中的T将匹配一个类型。

我们可以用类似ClassA来实例化类ClassA，那么ClassA等同于：

// 注意：这并不是有效的C++语法，只是为了说明模板的作用 typedef class { int member; } ClassA; 怎么使用

定义一个类模板：

template class vector { public: void push_back(T const&); void clear(); private: T* elements; };

对于C++来说，类型最重要的作用之一就是用它去产生一个变量，因此，可以这样用：

vector intArray; vector floatArray;

此时我们就可以执行以下的操作，获得我们想要的结果：

intArray.push_back(5); floatArray.push_back(3.0f);

变量定义的过程可以分成两步来看：第一步，vector将int绑定到模板类vector上，获得了一个“普通的类vector”；第二步通过“vector”定义了一个变量。

我们把通过类型绑定将模板类变成“普通的类”的过程，称之为模板实例化（Template Instantiate）。实例化的语法是：

模板名

当然，在实例化过程中，被绑定到模板参数上的类型（即模板实参）需要与模板形参正确匹配。就如同函数一样，如果没有提供足够并匹配的参数，模板便不能正确的实例化。

模板类的成员函数

C++11正式废弃模板导出这一特性，因此在模板类的变量在调用成员函数的时候，需要看到完整的成员函数定义。因此现在的模板类中的成员函数，通常是以内联的方式实现的。

template class vector { public: void clear() { // Function body } private: T* elements; };

当然，我们也可以将vector::clear的定义部分放在类型之外，只不过这个时候的语法就显得蹩脚许多：

template class vector { public: void clear(); // 注意这里只有声明 private: T* elements; }; template void vector::clear() // 函数的实现放在这里 { // Function body }

在成员函数实现的时候，必须要提供模板参数。此外，为什么类型名不是vector而是vector呢？如果你了解过模板的偏特化与特化的语法，应该能看出，这里的vector在语法上类似于特化/偏特化。实际上，这里的函数定义也确实是成员函数的偏特化

综上，正确的成员函数实现如下所示：

template // 模板参数 void vector /*看起来像偏特化*/ ::clear() // 函数的实现放在这里 { // Function body } Template Function基本语法 template void foo(T const& v); template T foo(); template U foo(T const&); template void foo() { T var; // ... }

使用：

#include #include template T Add(T a, T b) { return a + b; } int main() { int a = 5; int b = 3; int result = Add(a, b); } 整型也可以是Template参数

模板参数除了类型外（包括基本类型、结构、类类型等），也可以是一个整型数（Integral Number）。这里的整型数比较宽泛，包括布尔型，不同位数、有无符号的整型，甚至包括指针。我们将整型的模板参数和类型作为模板参数来做一个对比：

template class TemplateWithType; template class TemplateWithValue;

我想这个时候你也更能理解 typename 的意思了：它相当于是模板参数的“类型”，告诉你 T 是一个 typename。

按照C++ Template最初的想法，模板不就是为了提供一个类型安全，容器调试的宏吗？有类型就够了，为什么要引入整形参数呢？考虑宏，它除了代码替换，还有一个作用是作为常量出现。所以整形模板参数最基本的用途就是定义一个常数。比如：

template struct Array { T data[Size]; }; Array arr;

相当于

class IntArrayWithSize16 { int data[16]; // int 替换了 T, 16 替换了 Size }; IntArrayWithSize16 arr;

另外，因为模板的匹配是在编译时完成的，所以实例化模板的时候所使用的参数，也必须要在编译期就能确定：

template class A {}; void foo() { int x = 3; A a; // 正确！ A b; // error C2971: '_1_3::A' : template parameter 'i' : 'x' : a local variable cannot be used as a non-type argument }

因为x不是一个编译期常量，所以 A 就会告诉你，x是一个局部变量，不能作为一个模板参数出现。

嗯，这里我们再来写几个相对复杂的例子：

template class A { public: void foo(int) { } }; template class B {}; template class C {}; template class D {}; template int Add(int a) // 当然也能用于函数模板 { return a + i; } void foo() { A a; B b; // 模板参数可以是一个无符号八位整数，可以是模板生成的类；可以是一个指针。 C c; // 模板参数可以是一个bool类型的常量，甚至可以是一个函数指针。 D d; // 丧心病狂啊！它还能是一个成员函数指针！ int x = Add(5); // x == 8。因为整型模板参数无法从函数参数获得，所以只能是手工指定啦。 } template class E {}; // ERROR: 别闹！早说过只能是整数类型的啦！

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