C++学习：模板类学习

按照WHAT, WHY, HOW的思路学习。
1. 什么是C++模板？
答：模板就是实现代码重用机制的一种工具。它实现了将类型参数化，就是将类型定义为参数，实现了真正的代码可重用性。模板分为两大类：函数模板和类模板。由于类模板包含类型参数，所以类模板又称作参数化的类。如果说类是对象的抽象，抽象是类的实例；那么可以说类模板是类的抽象，而类是类模板的实例。利用类模板可以建立各种数据类型的类。
2.为什么要引入模板机制呢？
答：为了实现代码重用，避免或者减少做重复性的工作，以及避免因重载函数定义不全面引起的调用错误等。
3.如何使用(实现)？
(1)函数模板的形式：

Template <class或者也可以用typename T>//函数(类)模板的声明

返回类型 函数名（形参表）//函数模板的定义/实现
{
  //函数定义体
}

说明：①template 是声明模板的关键字；class可以被typename代替；T是虚拟类型参数，可以被任何字母，字符串或者数字代替。
          ②当模板类和重载函数一起使用时，会首先考虑重载函数，其次是模板类，再没有的话会考虑类型转换(可能会不精确)。
测试实例：

//main.cpp
#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;
//声明一个函数模板，用来比较输入的两个相同数据类型参数的大小，class也可以被typename代替
//T可以被任意字母或者数字代替
template <typename T>
T max(T x, T y)
{
    return (x > y) ? x : y;
}

int main()
{
    int n1 = 2, n2 = 10;
    float d1 = 1.5, d2 = 5.6;

    cout << "Integer result is:" << max(n1, n2) << endl;
    cout << "Real result is:" << max(d1, d2) << endl;

    return 0;
}

(2)模板类

template <class 类型参数名>//声明模板类
class 具体类型参数名 //定义具体类
{
   //...
}

举例：
比如在未使用模板类之前：要对两个整数作比较：

class Compare_integer
{
public :
   Compare(int a,int b)
   {
      x=a;
      y=b;
   }
   int max( )
   {
      return (x>y)?x:y;
   }
   int min( )
   {
     return (x<y)?x:y;
   }
private :
   int x,y;
};

如果你又想对double类型的数据作比较呢，就得重新定义一个新的类来实现:

class Compare_double
{
public :
   Compare(double a,double b)
   {
      x=a;
      y=b;
   }
   double max()
   {
      return (x>y)?x:y;
   }
   double min()
   {
      return (x<y)?x:y;
   }
private :
   double x,y;
}

这样就会比较麻烦。做的重复性的工作很多，使用了模板机制以后就可以减少这些问题。可以声明一个通用的类模板，它可以有一个或多个虚拟的类型参数，比如对上面两个类可以综合写出以下的类模板：

template <class numtype>
class Compare
{
public :
   Compare(numtype a,numtype b)
   {
     x=a;
     y=b;
   }
   numtype max()
   {
     return (x>y)?x:y;
   }
   numtype min()
   {
     return (x<y)?x:y;
   }
private :
   numtype x,y;
}

将这个类模板和前面的两个类作比较，会发现：
1>多出了一行template <class numtype> 即声明类模板时要先加上一行template
2>原有的类型名int换成虚拟类型参数名numtype.这样在建立类对象时，如果将实际类型指定为int型，编译系统就会用int取代所有的numtype，如果指定为double型，就用double取代所有的numtype。这样就能实现“一类多用”。

在声明了一个类模板之后，如何使用它，将它变成一个实际的类呢？
回想一般的定义一个对象的方法：

Compare_double cmp(2.3， 5.8);//Compare_double是已经声明的类

用类模板来定义对象的方法和上面的方法类似，但是不能直接那么写。Compare是一个类模板名，而不是一个具体类；numtype是一个虚拟类型，而不是一个具体类型；因此无法用它去定义一个对象。而必须用实际的类型名取代虚拟类型，具体做法：

Compare<double> cmp(2.3, 5.8);

即在类模板名之后的尖括号内指定实际的类型名，在进行编译时，编译系统就用double取代类模板中的类型参数numtype，这样就把类模板具体化了，或者说实例化了。这时Compare就相当于前面介绍的Compare_double类。
注意：前面的类模板中的成员函数是在类模板内定义的，如果改为在类模板外定义，则不能使用一般的定义类成员函数的方法：

numtype Compare::max(){...}

而应该写成类模板的形式：

template <class numtype>
numtype Compare<numtype>::max()
{
   return (x>y)?x:y;
}

总结上面的学习，可以这样声明和使用类模板：
1）先写出一个实际的类。其语义明确，含义清楚。一般不会错。
2）将该类中准备改变的类型名(比如Int要改为char、double等)改为一个自己指定的虚拟类型名(比如上面例子中的numtype)。
3）在类的声明前加一行:
     template 。
4）使用类模板定义对象时使用如下形式：

类模板名<实际类型名> 对象名;
类模板名<实际类型名> 对象名(实参列表);

5）如果在类模板之外定义成员函数，应该写成类模板形式：

template <class 虚拟参数类型>
函数类型 类模板名<虚拟参数类型>::成员函数名(函数形参列表){...}

注意：
1)类模板的类型参数可以有一个或者多个，每个类型前面都必须加class，如：

template <class T1,class T2>
class someclass
{…};

在定义对象名时，分别带入实际的类型名，比如：

someclass<int, char> Obj;

2)和使用普通类一样，在使用模板类时一定要注意其作用域。
3)模板也可以有层次，一个类模板可以作为基类，可以派生出派生模板类。
参考：http://blog.csdn.net/hackbuteer1/article/details/6735704