引言
模板（Template）指C++程序設計設計語言中采用類型作為參數的程序設計，支持通用程序設計。C++ 的標準庫提供許多有用的函數大多結合了模板的觀念，如STL以及IO Stream。
函數模板
在c++入門中，很多人會接觸swap(int&, int&)這樣的函數類似代碼如下:
void swap(int&a , int& b) { int temp = a; a = b; b = temp;}但是如果是要支持long,string,自定義class的swap函數,代碼和上述代碼差不多，只是類型不同，這個時候就是我們定義swap的函數模板,就可以復用不同類型的swap函數代碼，函數模板的聲明形式如下:
template <class identifier> function_declaration;template <typename identifier> function_declaration;
swap函數模板的聲明和定義代碼如下:
//method.htemplate<typename T> void swap(T& t1, T& t2);#include "method.cpp"
//method.cpptemplate<typename T> void swap(T& t1, T& t2) { T tmpT; tmpT = t1; t1 = t2; t2 = tmpT;}上述是模板的聲明和定義了，那模板如何實例化呢，模板的實例化是編譯器做的事情，與程序員無關，那么上述模板如何使用呢，代碼如下:
//main.cpp#include <stdio.h>#include "method.h"int main() { //模板方法 int num1 = 1, num2 = 2; swap<int>(num1, num2); printf("num1:%d, num2:%d/n", num1, num2); return 0;}這里使用swap函數，必須包含swap的定義，否則編譯會出錯，這個和一般的函數使用不一樣。所以必須在method.h文件的最后一行加入#include "method.cpp"。
類模板
考慮我們寫一個簡單的棧的類，這個棧可以支持int類型，long類型，string類型等等，不利用類模板，我們就要寫三個以上的stack類，其中代碼基本一樣，通過類模板，我們可以定義一個簡單的棧模板，再根據需要實例化為int棧，long棧，string棧。
//statck.htemplate <class T> class Stack { public: Stack(); ~Stack(); void push(T t); T pop(); bool isEmpty(); private: T *m_pT; int m_maxSize; int m_size;};#include "stack.cpp"//stack.cpptemplate <class T> Stack<T>::Stack(){ m_maxSize = 100; m_size = 0; m_pT = new T[m_maxSize];}template <class T> Stack<T>::~Stack() { delete [] m_pT ;} template <class T> void Stack<T>::push(T t) { m_size++; m_pT[m_size - 1] = t; }template <class T> T Stack<T>::pop() { T t = m_pT[m_size - 1]; m_size--; return t;}template <class T> bool Stack<T>::isEmpty() { return m_size == 0;}上述定義了一個類模板--棧，這個棧很簡單，只是為了說明類模板如何使用而已，最多只能支持100個元素入棧，使用示例如下:
//main.cpp#include <stdio.h>#include "stack.h"int main() { Stack<int> intStack; intStack.push(1); intStack.push(2); intStack.push(3); while (!intStack.isEmpty()) { printf("num:%d/n", intStack.pop()); } return 0;}模板參數
模板可以有類型參數，也可以有常規的類型參數int，也可以有默認模板參數，例如
template<class T, T def_val> class Stack{...}上述類模板的棧有一個限制，就是最多只能支持100個元素，我們可以使用模板參數配置這個棧的最大元素數,如果不配置，就設置默認最大值為100，代碼如下:
//statck.htemplate <class T,int maxsize = 100> class Stack { public: Stack(); ~Stack(); void push(T t); T pop(); bool isEmpty(); private: T *m_pT; int m_maxSize; int m_size;};#include "stack.cpp"//stack.cpptemplate <class T,int maxsize> Stack<T, maxsize>::Stack(){ m_maxSize = maxsize; m_size = 0; m_pT = new T[m_maxSize];}template <class T,int maxsize> Stack<T, maxsize>::~Stack() { delete [] m_pT ;} template <class T,int maxsize> void Stack<T, maxsize>::push(T t) { m_size++; m_pT[m_size - 1] = t; }template <class T,int maxsize> T Stack<T, maxsize>::pop() { T t = m_pT[m_size - 1]; m_size--; return t;}template <class T,int maxsize> bool Stack<T, maxsize>::isEmpty() { return m_size == 0;}使用示例如下:
//main.cpp#include <stdio.h>#include "stack.h"int main() { int maxsize = 1024; Stack<int,1024> intStack; for (int i = 0; i < maxsize; i++) { intStack.push(i); } while (!intStack.isEmpty()) { printf("num:%d/n", intStack.pop()); } return 0;}模板專門化
當我們要定義模板的不同實現，我們可以使用模板的專門化。例如我們定義的stack類模板，如果是char*類型的棧，我們希望可以復制char的所有數據到stack類中，因為只是保存char指針，char指針指向的內存有可能會失效，stack彈出的堆棧元素char指針，指向的內存可能已經無效了。還有我們定義的swap函數模板，在vector或者list等容器類型時，如果容器保存的對象很大，會占用大量內存，性能下降，因為要產生一個臨時的大對象保存a，這些都需要模板的專門化才能解決。
函數模板專門化
假設我們swap函數要處理一個情況，我們有兩個很多元素的vector<int>,在使用原來的swap函數，執行tmpT = t1要拷貝t1的全部元素，占用大量內存，造成性能下降，于是我們系統通過vector.swap函數解決這個問題,代碼如下:
//method.htemplate<class T> void swap(T& t1, T& t2);#include "method.cpp"
#include <vector>using namespace std;template<class T> void swap(T& t1, T& t2) { T tmpT; tmpT = t1; t1 = t2; t2 = tmpT;}template<> void swap(std::vector<int>& t1, std::vector<int>& t2) { t1.swap(t2);}template<>前綴表示這是一個專門化,描述時不用模板參數，使用示例如下:
//main.cpp#include <stdio.h>#include <vector>#include <string>#include "method.h"int main() { using namespace std; //模板方法 string str1 = "1", str2 = "2"; swap(str1, str2); printf("str1:%s, str2:%s/n", str1.c_str(), str2.c_str()); vector<int> v1, v2; v1.push_back(1); v2.push_back(2); swap(v1, v2); for (int i = 0; i < v1.size(); i++) { printf("v1[%d]:%d/n", i, v1[i]); } for (int i = 0; i < v2.size(); i++) { printf("v2[%d]:%d/n", i, v2[i]); } return 0;}vector<int>的swap代碼還是比較局限，如果要用模板專門化解決所有vector的swap，該如何做呢，只需要把下面代碼
template<> void swap(std::vector<int>& t1, std::vector<int>& t2) { t1.swap(t2);}改為
template<class V> void swap(std::vector<V>& t1, std::vector<V>& t2) { t1.swap(t2);}就可以了，其他代碼不變。
類模板專門化
請看下面compare代碼:
//compare.htemplate <class T> class compare { public: bool equal(T t1, T t2) { return t1 == t2; }};#include <iostream>#include "compare.h" int main() { using namespace std; char str1[] = "Hello"; char str2[] = "Hello"; compare<int> c1; compare<char *> c2; cout << c1.equal(1, 1) << endl; //比較兩個int類型的參數 cout << c2.equal(str1, str2) << endl; //比較兩個char *類型的參數 return 0; }在比較兩個整數，compare的equal方法是正確的，但是compare的模板參數是char*時，這個模板就不能工作了，于是修改如下:
//compare.h#include <string.h>template <class T> class compare { public: bool equal(T t1, T t2) { return t1 == t2; }}; template<>class compare<char *> {public: bool equal(char* t1, char* t2) { return strcmp(t1, t2) == 0; }};main.cpp文件不變，此代碼可以正常工作。
模板類型轉換
還記得我們自定義的Stack模板嗎，在我們的程序中，假設我們定義了Shape和Circle類，代碼如下:
//shape.hclass Shape {};class Circle : public Shape {};然后我們希望可以這么使用:
//main.cpp#include <stdio.h>#include "stack.h"#include "shape.h"int main() { Stack<Circle*> pcircleStack; Stack<Shape*> pshapeStack; pcircleStack.push(new Circle); pshapeStack = pcircleStack; return 0;}這里是無法編譯的，因為Stack<Shape*>不是Stack<Circle*>的父類，然而我們卻希望代碼可以這么工作，那我們就要定義轉換運算符了，Stack代碼如下:
//statck.htemplate <class T> class Stack { public: Stack(); ~Stack(); void push(T t); T pop(); bool isEmpty(); template<class T2> operator Stack<T2>(); private: T *m_pT; int m_maxSize; int m_size;};#include "stack.cpp"template <class T> Stack<T>::Stack(){ m_maxSize = 100; m_size = 0; m_pT = new T[m_maxSize];}template <class T> Stack<T>::~Stack() { delete [] m_pT ;} template <class T> void Stack<T>::push(T t) { m_size++; m_pT[m_size - 1] = t; }template <class T> T Stack<T>::pop() { T t = m_pT[m_size - 1]; m_size--; return t;}template <class T> bool Stack<T>::isEmpty() { return m_size == 0;}template <class T> template <class T2> Stack<T>::operator Stack<T2>() { Stack<T2> StackT2; for (int i = 0; i < m_size; i++) { StackT2.push((T2)m_pT[m_size - 1]); } return StackT2;}//main.cpp#include <stdio.h>#include "stack.h"#include "shape.h"int main() { Stack<Circle*> pcircleStack; Stack<Shape*> pshapeStack; pcircleStack.push(new Circle); pshapeStack = pcircleStack; return 0;}這樣，Stack<Circle>或者Stack<Circle*>就可以自動轉換為Stack<Shape>或者Stack<Shape*>,如果轉換的類型是Stack<int>到Stack<Shape>，編譯器會報錯。
其他
一個類沒有模板參數，但是成員函數有模板參數，是可行的，代碼如下:
class Util { public: template <class T> bool equal(T t1, T t2) { return t1 == t2; }};int main() { Util util; int a = 1, b = 2; util.equal<int>(1, 2); return 0;}甚至可以把Util的equal聲明為static,代碼如下:
class Util { public: template <class T> static bool equal(T t1, T t2) { return t1 == t2; }};int main() { int a = 1, b = 2; Util::equal<int>(1, 2); return 0;}以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持VEVB武林網。
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