第九章 模板
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9.2.1 函数模板说明
函数模板的一般说明形式如下： template < 模板形参表> 模板形参表> <返回值类型> <函数名>（模板函数形参表） 返回值类型> 函数名> 模板函数形参表） { //函数定义体 //函数定义体 }
其中， 模板形参表>可以包含基本数据类型， 其中，<模板形参表>可以包含基本数据类型，也可以包 含类类型。类型形参需要加前缀class。 含类类型。类型形参需要加前缀class。如果类型形参多于一 个，则每个类型形参都要使用class。<模板函数形参表>中的 则每个类型形参都要使用class。 模板函数形参表> 参数必须是惟一的，而且<函数定义体>中至少出现一次。 参数必须是惟一的，而且<函数定义体>中至少出现一次。 函数模板定义不是一个实实在在的函数，编译系统不为 其产生任何执行代码。该定义只是对函数的描述，表示它每 次能单独处理在类型形式参数表中说明的数据类型。
例如，设计一个求两参数最大值的函数，不使用模板时， 例如，设计一个求两参数最大值的函数，不使用模板时， 需要定义四个函数：
int max(int a,int b) {return(a>b)?a:b;} long max(long a,long b){return(a>b)?a:b;} double max(double a,double b){return(a>b)?a:b;} char max(char a,char b){return(a>b)?a:b;}
9.3.1 类模板说明
类模板说明的一般形式是：
template <类型形参表> 类型形参表> class <类名> 类名> { //类说明体 }； //类说明体 template <类型形参表> 类型形参表> <返回类型> <类名> <类型名表>::<成员函数1>（形参表） 返回类型> 类名> 类型名表>::<成员函数1 形参表） { //成员函数定义体 } //成员函数定义体 template <类型形参表> 类型形参表> <返回类型> <类名> <类型名表>::<成员函数2>（形参表） 返回类型> 类名> 类型名表>::<成员函数2 形参表） { //成员函数定义体 } //成员函数定义体 … template <类型形参表> 类型形参表> <返回类型> <类名> <类型名表>::<成员函数n>（形参表） 返回类型> 类名> 类型名表>::<成员函数n>（形参表） { //成员函数定义体 } //成员函数定义体
9.3.2 使用类模板
与函数模板一样，类模板不能直接使用， 与函数模板一样，类模板不能直接使用，必须先实例化 为相应的模板类，定义该模板类的对象后才能使用。 为相应的模板类，定义该模板类的对象后才能使用。 建立类模板后， 建立类模板后，可用下列方式创建类模板的实例： <类名> <类型实参表> <对象表>； 类名> 类型实参表> 对象表> 其中， 类型实参表>应与该类模板中的<类型形参表> 其中，<类型实参表>应与该类模板中的<类型形参表>匹 配。<类型实参表>是模板类（template class），<对象>是 类型实参表>是模板类（ class） 对象> 定义该模板类的一个对象。 定义该模板类的一个对象。 使用类模板可以说明和定义任何类型的类。这种类被称 为参数化的类。如果说类是对象的推广，那么类模板可以说 是类的推广。 注意：类模板与模板类的区别 。
其中的<类型形参表>与函数模板中的意义一样。 其中的<类型形参表>与函数模板中的意义一样。后面的 成员函数定义中， 类型名表>是类型形参的使用。 成员函数定义中，<类型名表>是类型形参的使用。 这样的一个说明（包括成员函数定义） 这样的一个说明（包括成员函数定义）不是一个实实在 在的类，只是对类的描述，称为类模板（ 在的类，只是对类的描述，称为类模板（class template）。 template） 类模板必须用类型参数将其实例化为模板类后， 类模板必须用类型参数将其实例化为模板类后，才能用来生 成对象。一般地， 成对象。一般地，其表示形式为： 类型实参> 对象名（值实参表） 类模板名 <类型实参> 对象名（值实参表） 其中类型实参表表示将类模板实例化为模板类时所用到 的类型（包括系统固有的类型和用户已定义类型），值实参 表表示将该模板类实例化为对象时其构造函数所用到的变量。 一个类模板可以用来实例化多个模板类。
<类型形参表>中的形参要加上class关键词，类型形参可 类型形参表>中的形参要加上class关键词， 以是C++中的任何基本的或用户定义的类型。 以是C++中的任何基本的或用户定义的类型。对在形参表中 定义的每个类型，必须要使用关键词class。 定义的每个类型，必须要使用关键词class。如果类型形参多 于一个，则每个形参都要使用关键词class。 于一个，则每个形参都要使用关键词class。 <类型形参表>也可以包含表达式参数，表达式参数经常 类型形参表> 是数值。对模板类进行实例化时给这些参数所提供的变量必 须是常量表达式。类模板参数列表决不能是空的，如果其中 有一个以上的参数，则这些参数必须要用逗号分开。
函数模板方法克服了C 函数模板方法克服了C语言解决上述问题时用大量不同 函数名表示相似功能的坏习惯；克服了宏定义不能进行参数 类型检查的弊端；克服了C++函数重载用相同函数名字重写 类型检查的弊端；克服了C++函数重载用相同函数名字重写 几个函数的繁琐。因而，函数模板是C++中功能最强的特性 几个函数的繁琐。因而，函数模板是C++中功能最强的特性 之一，具有宏定义和重载的共同优点，是提高软件代码重用 率的重要手段。
9.2 函数模板
C++提供的函数模板可以定义一个对任何类型变量进行 C++提供的函数模板可以定义一个对任何类型变量进行 操作的函数，从而大大增强了函数设计的通用性。 操作的函数，从而大大增强了函数设计的通用性。使用函数 模板的方法是先说明函数模板， 模板的方法是先说明函数模板，然后实例化成相应的模板函 数进行调用执行。 数进行调用执行。
对模板函数的说明和定义必须是全局作用域。 对模板函数的说明和定义必须是全局作用域 。 模 板不能被说明为类的成员函数。 板不能被说明为类的成员函数。 模板函数有一个特点，虽然模板参数T 模板函数有一个特点，虽然模板参数T可以实例化 成各种类型，但是采用模板参数T 成各种类型，但是采用模板参数T的各参数之间必须保 持完全一致的类型。模板类型并不具有隐式的类型转 换，例如在int与char之间、float与int之间、float与 换，例如在int与char之间、float与int之间、float与 double之间等的隐式类型转换。而这种转换在C++中是 double之间等的隐式类型转换。而这种转换在C++中是 非常普遍的。 例 9-2 ：函数模板仅定义了函数的形状， 编译器将 ：函数模板仅定义了函数的形状， 根据实际的数据类型参量在内部产生一个相应的参数 模板， 模板 ， 一个模板函数的数据类型参量必须全部使用模 板形参。 板形参。
如： template <class T1,int exp1,class T2> exp1 class someclass { // }; 类模板someclass的第二个参数是表达式，而第一 类模板someclass的第二个参数是表达式，而第一 和第三个参数是占位符。 类模板的成员函数的体外，每个前面都必须用与 声明该类模板一样的表示形式加以声明，其他部分同 一般的成员函数定义。
9.2.2 使用函数模板
函数模板只是说明，不能直接执行， 函数模板只是说明，不能直接执行，需要实例化为模板 函数后才能执行。 函数后才能执行。 当编译系统发现有一个函数调用：< 函数名> 当编译系统发现有一个函数调用： < 函数名> （ <实参表 >）；时，将根据<实参表>中的类型生成一个重载函数即模 ；时，将根据<实参表> 板函数。该模板函数的定义体与函数模板的函数定义体相同， 板函数。该模板函数的定义体与函数模板的函数定义体相同， 而<形参表>的类型则以<实参表>的实际类型为依据。 形参表>的类型则以<实参表>的实际类型为依据。 在模板函数被实例化之前，必须在函数的某个地方首先 说明它（可能不进行定义），这样，就可以到后面再定义模 板。和一般函数一样，如果函数模板的定义在首次调用之前， 函数模板的定义就是对它的说明。定义之后的首次调用就是 对模板函数的实例化。
第九章 模板
模板是C++支持参数化多态的工具，使用模板可 模板是C++支持参数化多态的工具，使用模板可 以使用户为类或者函数声明一种一般模式，使得类 中的某些数据成员或者成员函数的参数、返回值取 得任意类型。
9.1 模板的概念
所谓模板是一种使用无类型参数来产生一系列函数或类 的机制， C++的一个重要特性。它的实现， 的机制，是C++的一个重要特性。它的实现，方便了更大规 模的软件开发。 模的软件开发。 若一个程序的功能是对某种特定的数据类型进行处理， 则可以将所处理的数据类型说明为参数，以便在其他数据类 型的情况下使用，这就是模板的由来。模板是以一种完全通 用的方法来设计函数或类而不必预先说明将被使用的每个对 象的类型。通过模板可以产生类或函数的集合，使它们操作 不同的数据类型，从而避免需要为每一种数据类型产生一个 单独的类或函数。
若使用模板，
则只定义一个函数： Template<class type>type max(type a,type b) {return(a>b)?a,b; {return(a>b)?a,b;}
C++程序由类和函数组成 ， 模板也分为类模板（ C++ 程序由类和函数组成， 模板也分为类模板 （ class template） 和函数模板（ template ） 和函数模板 （ function template） 。 在说明了一个 template ） 函数模板后，当编译系统发现有一个对应的函数调用时， 函数模板后，当编译系统发现有一个对应的函数调用时，将 根据实参中的类型来确认是否匹配函数模板中对应的形参， 根据实参中的类型来确认是否匹配函数模板中对应的形参， 然后生成一个重载函数。 然后生成一个重载函数。该重载函数的定义体与函数模板的 函数定义体相同，它称之为模板函数（ 函数定义体相同，它称之为模板函数（template function）。 function） 同样，在说明了一个类模板之后，可以创建类模板的实 例，即生成模板类。
12.3 类模板
类模板与函数模板类似， 类模板与函数模板类似，它可以为各种不同的数据类型 定义一种模板， 定义一种模板，在引用时使用不同的数据类型实例化该类模 板，从而形成一个类的集合。 从而形成一个类的集合。 类模板实际上是函数模板的推广。 类模板实际上是函数模板的推广。可以用相同的类模板 来组建任何类型的对象集合。在传统C++中 来组建任何类型的对象集合。在传统C++中，可能有一个浮 点数类或者一个整数类，如果使用类模板， 点数类或者一个整数类，如果使用类模板，可以定义一个对 两者都适用的类number。 两者都适用的类number。
例9-1：编写一个对具有n个元素的数组a[ ]求最小值的程序，要 ：编写一个对具有n个元素的数组a[ ]求最小值的程序，要 求将求最小值的函数设计成函数模板。 #include <iostream.h> <iostream. template <class T> T min(T a[],int n) { int i; T minv=a[0]; minv=a[0 for(i=1 i<n; for(i=1;i<n;i++) if(minv>a[i]) minv=a[i]; minv=a[i]; return minv; minv; } void main() { ina a[]={1,3,0,2,7,6,4,5,2}; double b[]={1.2,-3.4,6.8,9,8}; cout<<”a数组的最小值为：” <<min(a,9)<< endl; cout<<”b数组的最小值为：” <<min(b,4)<<endl; } 此程序的运行结果为： a数组的最小值为：0 b数组的最小值为：-3.4
9.2.1 函数模板说明
函数模板的一般说明形式如下： template < 模板形参表> 模板形参表> <返回值类型> <函数名>（模板函数形参表） 返回值类型> 函数名> 模板函数形参表） { //函数定义体 //函数定义体 }
其中， 模板形参表>可以包含基本数据类型， 其中，<模板形参表>可以包含基本数据类型，也可以包 含类类型。类型形参需要加前缀class。 含类类型。类型形参需要加前缀class。如果类型形参多于一 个，则每个类型形参都要使用class。<模板函数形参表>中的 则每个类型形参都要使用class。 模板函数形参表> 参数必须是惟一的，而且<函数定义体>中至少出现一次。 参数必须是惟一的，而且<函数定义体>中至少出现一次。 函数模板定义不是一个实实在在的函数，编译系统不为 其产生任何执行代码。该定义只是对函数的描述，表示它每 次能单独处理在类型形式参数表中说明的数据类型。
例如，设计一个求两参数最大值的函数，不使用模板时， 例如，设计一个求两参数最大值的函数，不使用模板时， 需要定义四个函数：
int max(int a,int b) {return(a>b)?a:b;} long max(long a,long b){return(a>b)?a:b;} double max(double a,double b){return(a>b)?a:b;} char max(char a,char b){return(a>b)?a:b;}
9.3.1 类模板说明
类模板说明的一般形式是：
template <类型形参表> 类型形参表> class <类名> 类名> { //类说明体 }； //类说明体 template <类型形参表> 类型形参表> <返回类型> <类名> <类型名表>::<成员函数1>（形参表） 返回类型> 类名> 类型名表>::<成员函数1 形参表） { //成员函数定义体 } //成员函数定义体 template <类型形参表> 类型形参表> <返回类型> <类名> <类型名表>::<成员函数2>（形参表） 返回类型> 类名> 类型名表>::<成员函数2 形参表） { //成员函数定义体 } //成员函数定义体 … template <类型形参表> 类型形参表> <返回类型> <类名> <类型名表>::<成员函数n>（形参表） 返回类型> 类名> 类型名表>::<成员函数n>（形参表） { //成员函数定义体 } //成员函数定义体
9.3.2 使用类模板
与函数模板一样，类模板不能直接使用， 与函数模板一样，类模板不能直接使用，必须先实例化 为相应的模板类，定义该模板类的对象后才能使用。 为相应的模板类，定义该模板类的对象后才能使用。 建立类模板后， 建立类模板后，可用下列方式创建类模板的实例： <类名> <类型实参表> <对象表>； 类名> 类型实参表> 对象表> 其中， 类型实参表>应与该类模板中的<类型形参表> 其中，<类型实参表>应与该类模板中的<类型形参表>匹 配。<类型实参表>是模板类（template class），<对象>是 类型实参表>是模板类（ class） 对象> 定义该模板类的一个对象。 定义该模板类的一个对象。 使用类模板可以说明和定义任何类型的类。这种类被称 为参数化的类。如果说类是对象的推广，那么类模板可以说 是类的推广。 注意：类模板与模板类的区别 。
其中的<类型形参表>与函数模板中的意义一样。 其中的<类型形参表>与函数模板中的意义一样。后面的 成员函数定义中， 类型名表>是类型形参的使用。 成员函数定义中，<类型名表>是类型形参的使用。 这样的一个说明（包括成员函数定义） 这样的一个说明（包括成员函数定义）不是一个实实在 在的类，只是对类的描述，称为类模板（ 在的类，只是对类的描述，称为类模板（class template）。 template） 类模板必须用类型参数将其实例化为模板类后， 类模板必须用类型参数将其实例化为模板类后，才能用来生 成对象。一般地， 成对象。一般地，其表示形式为： 类型实参> 对象名（值实参表） 类模板名 <类型实参> 对象名（值实参表） 其中类型实参表表示将类模板实例化为模板类时所用到 的类型（包括系统固有的类型和用户已定义类型），值实参 表表示将该模板类实例化为对象时其构造函数所用到的变量。 一个类模板可以用来实例化多个模板类。
<类型形参表>中的形参要加上class关键词，类型形参可 类型形参表>中的形参要加上class关键词， 以是C++中的任何基本的或用户定义的类型。 以是C++中的任何基本的或用户定义的类型。对在形参表中 定义的每个类型，必须要使用关键词class。 定义的每个类型，必须要使用关键词class。如果类型形参多 于一个，则每个形参都要使用关键词class。 于一个，则每个形参都要使用关键词class。 <类型形参表>也可以包含表达式参数，表达式参数经常 类型形参表> 是数值。对模板类进行实例化时给这些参数所提供的变量必 须是常量表达式。类模板参数列表决不能是空的，如果其中 有一个以上的参数，则这些参数必须要用逗号分开。
函数模板方法克服了C 函数模板方法克服了C语言解决上述问题时用大量不同 函数名表示相似功能的坏习惯；克服了宏定义不能进行参数 类型检查的弊端；克服了C++函数重载用相同函数名字重写 类型检查的弊端；克服了C++函数重载用相同函数名字重写 几个函数的繁琐。因而，函数模板是C++中功能最强的特性 几个函数的繁琐。因而，函数模板是C++中功能最强的特性 之一，具有宏定义和重载的共同优点，是提高软件代码重用 率的重要手段。
9.2 函数模板
C++提供的函数模板可以定义一个对任何类型变量进行 C++提供的函数模板可以定义一个对任何类型变量进行 操作的函数，从而大大增强了函数设计的通用性。 操作的函数，从而大大增强了函数设计的通用性。使用函数 模板的方法是先说明函数模板， 模板的方法是先说明函数模板，然后实例化成相应的模板函 数进行调用执行。 数进行调用执行。
对模板函数的说明和定义必须是全局作用域。 对模板函数的说明和定义必须是全局作用域 。 模 板不能被说明为类的成员函数。 板不能被说明为类的成员函数。 模板函数有一个特点，虽然模板参数T 模板函数有一个特点，虽然模板参数T可以实例化 成各种类型，但是采用模板参数T 成各种类型，但是采用模板参数T的各参数之间必须保 持完全一致的类型。模板类型并不具有隐式的类型转 换，例如在int与char之间、float与int之间、float与 换，例如在int与char之间、float与int之间、float与 double之间等的隐式类型转换。而这种转换在C++中是 double之间等的隐式类型转换。而这种转换在C++中是 非常普遍的。 例 9-2 ：函数模板仅定义了函数的形状， 编译器将 ：函数模板仅定义了函数的形状， 根据实际的数据类型参量在内部产生一个相应的参数 模板， 模板 ， 一个模板函数的数据类型参量必须全部使用模 板形参。 板形参。
如： template <class T1,int exp1,class T2> exp1 class someclass { // }; 类模板someclass的第二个参数是表达式，而第一 类模板someclass的第二个参数是表达式，而第一 和第三个参数是占位符。 类模板的成员函数的体外，每个前面都必须用与 声明该类模板一样的表示形式加以声明，其他部分同 一般的成员函数定义。
9.2.2 使用函数模板
函数模板只是说明，不能直接执行， 函数模板只是说明，不能直接执行，需要实例化为模板 函数后才能执行。 函数后才能执行。 当编译系统发现有一个函数调用：< 函数名> 当编译系统发现有一个函数调用： < 函数名> （ <实参表 >）；时，将根据<实参表>中的类型生成一个重载函数即模 ；时，将根据<实参表> 板函数。该模板函数的定义体与函数模板的函数定义体相同， 板函数。该模板函数的定义体与函数模板的函数定义体相同， 而<形参表>的类型则以<实参表>的实际类型为依据。 形参表>的类型则以<实参表>的实际类型为依据。 在模板函数被实例化之前，必须在函数的某个地方首先 说明它（可能不进行定义），这样，就可以到后面再定义模 板。和一般函数一样，如果函数模板的定义在首次调用之前， 函数模板的定义就是对它的说明。定义之后的首次调用就是 对模板函数的实例化。
第九章 模板
模板是C++支持参数化多态的工具，使用模板可 模板是C++支持参数化多态的工具，使用模板可 以使用户为类或者函数声明一种一般模式，使得类 中的某些数据成员或者成员函数的参数、返回值取 得任意类型。
9.1 模板的概念
所谓模板是一种使用无类型参数来产生一系列函数或类 的机制， C++的一个重要特性。它的实现， 的机制，是C++的一个重要特性。它的实现，方便了更大规 模的软件开发。 模的软件开发。 若一个程序的功能是对某种特定的数据类型进行处理， 则可以将所处理的数据类型说明为参数，以便在其他数据类 型的情况下使用，这就是模板的由来。模板是以一种完全通 用的方法来设计函数或类而不必预先说明将被使用的每个对 象的类型。通过模板可以产生类或函数的集合，使它们操作 不同的数据类型，从而避免需要为每一种数据类型产生一个 单独的类或函数。
若使用模板，
则只定义一个函数： Template<class type>type max(type a,type b) {return(a>b)?a,b; {return(a>b)?a,b;}
C++程序由类和函数组成 ， 模板也分为类模板（ C++ 程序由类和函数组成， 模板也分为类模板 （ class template） 和函数模板（ template ） 和函数模板 （ function template） 。 在说明了一个 template ） 函数模板后，当编译系统发现有一个对应的函数调用时， 函数模板后，当编译系统发现有一个对应的函数调用时，将 根据实参中的类型来确认是否匹配函数模板中对应的形参， 根据实参中的类型来确认是否匹配函数模板中对应的形参， 然后生成一个重载函数。 然后生成一个重载函数。该重载函数的定义体与函数模板的 函数定义体相同，它称之为模板函数（ 函数定义体相同，它称之为模板函数（template function）。 function） 同样，在说明了一个类模板之后，可以创建类模板的实 例，即生成模板类。
12.3 类模板
类模板与函数模板类似， 类模板与函数模板类似，它可以为各种不同的数据类型 定义一种模板， 定义一种模板，在引用时使用不同的数据类型实例化该类模 板，从而形成一个类的集合。 从而形成一个类的集合。 类模板实际上是函数模板的推广。 类模板实际上是函数模板的推广。可以用相同的类模板 来组建任何类型的对象集合。在传统C++中 来组建任何类型的对象集合。在传统C++中，可能有一个浮 点数类或者一个整数类，如果使用类模板， 点数类或者一个整数类，如果使用类模板，可以定义一个对 两者都适用的类number。 两者都适用的类number。
例9-1：编写一个对具有n个元素的数组a[ ]求最小值的程序，要 ：编写一个对具有n个元素的数组a[ ]求最小值的程序，要 求将求最小值的函数设计成函数模板。 #include <iostream.h> <iostream. template <class T> T min(T a[],int n) { int i; T minv=a[0]; minv=a[0 for(i=1 i<n; for(i=1;i<n;i++) if(minv>a[i]) minv=a[i]; minv=a[i]; return minv; minv; } void main() { ina a[]={1,3,0,2,7,6,4,5,2}; double b[]={1.2,-3.4,6.8,9,8}; cout<<”a数组的最小值为：” <<min(a,9)<< endl; cout<<”b数组的最小值为：” <<min(b,4)<<endl; } 此程序的运行结果为： a数组的最小值为：0 b数组的最小值为：-3.4