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第七节 模板(Templates)

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模板(Templates)是ANSI-C++ 标准中新引入的概念。如果你使用的 C++ 编译器不符合这个标准,则你很可能不能使用模板。
 
 
函数模板( Function templates)
模板(Templates)使得我们可以生成通用的函数,这些函数能够接受任意数据类型的参数,可返回任意类型的值,而不需要对所有可能的数据类型进行函数重载。这在一定程度上实现了宏(macro)的作用。它们的原型定义可以是下面两种中的任何一个:
template <class identifier> function_declaration;
template <typename identifier> function_declaration;
上面两种原型定义的不同之处在关键字class 或 typename的使用。它们实际是完全等价的,因为两种表达的意思和执行都一模一样。
例如,要生成一个模板,返回两个对象中较大的一个,我们可以这样写:
template <class GenericType>
GenericType GetMax (GenericType a, GenericType b) { return (a>b?a:b); }
在第一行声明中,我们已经生成了一个通用数据类型的模板,叫做GenericType。因此在其后面的函数中,GenericType 成为一个有效的数据类型,它被用来定义了两个参数a和 b ,并被用作了函数GetMax的返回值类型。
GenericType 仍没有代表任何具体的数据类型;当函数 GetMax 被调用的时候,我们可以使用任何有效的数据类型来调用它。这个数据类型将被作为pattern来代替函数中GenericType 出现的地方。用一个类型pattern来调用一个模板的方法如下:
function <type> (parameters);
例如,要调用GetMax 来比较两个int类型的整数可以这样写:
int x,y;
GetMax <int> (x,y);
因此,GetMax 的调用就好像所有的GenericType 出现的地方都用int 来代替一样。
这里是一个例子:
// function template
#include <iostream.h>
template <class T> T GetMax (T a, T b) {
    T result;
    result = (a>b)? a : b;
    return (result);
}
int main () {
    int i=5, j=6, k;
    long l=10, m=5, n;
    k=GetMax(i,j);
    n=GetMax(l,m);
    cout << k << endl;
    cout << n << endl;
    return 0;
}
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(在这个例子中,我们将通用数据类型命名为T 而不是 GenericType ,因为T短一些,并且它是模板更为通用的标示之一,虽然使用任何有效的标示符都是可以的。)
在上面的例子中,我们对同样的函数GetMax()使用了两种参数类型:int 和 long,而只写了一种函数的实现,也就是说我们写了一个函数的模板,用了两种不同的pattern来调用它。
如你所见,在我们的模板函数 GetMax() 里,类型 T 可以被用来声明新的对象
T result;
result 是一个T类型的对象, 就像a 和 b一样,也就是说,它们都是同一类型的,这种类型就是当我们调用模板函数时写在尖括号<> 中的类型。
在这个具体的例子中,通用类型 T 被用作函数GetMax 的参数,不需要说明<int>或 <long>,编译器也可以自动检测到传入的数据类型,因此,我们也可以这样写这个例子:
int i,j;
GetMax (i,j);
因为i 和j 都是int 类型,编译器会自动假设我们想要函数按照int进行调用。这种暗示的方法更为有用,并产生同样的结果:
// function template II
#include <iostream.h>
template <class T> T GetMax (T a, T b) {
    return (a>b?a:b);
}
int main () {
    int i=5, j=6, k;
    long l=10, m=5, n;
    k=GetMax(i,j);
    n=GetMax(l,m);
    cout << k << endl;
    cout << n << endl;
    return 0;
}
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注意在这个例子的main() 中我们如何调用模板函数GetMax() 而没有在括号<>中指明具体数据类型的。编译器自动决定每一个调用需要什么数据类型。
因为我们的模板函数只包括一种数据类型 (class T), 而且它的两个参数都是同一种类型,我们不能够用两个不同类型的参数来调用它:
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