第9章 模板
【考點(diǎn)一】 函數(shù)模板
1.函數(shù)模板的概念、定義與應(yīng)用函數(shù)模板是一系列相關(guān)函數(shù)的模型或樣板，這些函數(shù)的源代碼形式相同，只是所針對(duì)的數(shù)據(jù)類(lèi)型不同。對(duì)于函數(shù)模板，數(shù)據(jù)類(lèi)型本身成了它的參數(shù)，因而是一種參數(shù)化類(lèi)型的函數(shù)。聲明一個(gè)函數(shù)模板的格式是：template�H�H模板形參表聲明�I�I�H函數(shù)聲明�I
其中的�H模板形參表聲明�I是由一個(gè)或多個(gè)�H模板形參�I組成（如果是多個(gè)，需要用逗號(hào)隔開(kāi)）。每個(gè)�H模板形參�I具有下面幾種形式：（1）typename�H參數(shù)名�I（2）class�H參數(shù)名�I（3）�H類(lèi)型修飾�I�H參數(shù)名�I
這里的�H參數(shù)名�I可以是任意的標(biāo)識(shí)符。在這三種形式中，前兩種是等價(jià)的：在聲明模板參數(shù)時(shí)，關(guān)鍵字typename與class可以互換。用typename或class聲明的參數(shù)稱(chēng)為虛擬類(lèi)型參數(shù)；而用�H類(lèi)型修飾�I聲明的參數(shù)則挑為常規(guī)參數(shù)，在形式上與普通的函數(shù)參數(shù)聲明相同。格式中的�H函數(shù)聲明�I與一般函數(shù)的聲明類(lèi)似，只是某些類(lèi)型修飾符被虛擬類(lèi)型參數(shù)所替代。
2.模板實(shí)參的省略在調(diào)用一個(gè)模板函數(shù)時(shí)，編譯系統(tǒng)需要足夠的信息來(lái)判別每個(gè)虛擬類(lèi)型參數(shù)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際類(lèi)型，可以從兩個(gè)不同的渠道獲得這樣的信息：從模板實(shí)參表（用�H和�I括起來(lái)的參數(shù)表）或從模板函數(shù)實(shí)參表（用（和）括起來(lái)的參數(shù)表），模板實(shí)參的信息優(yōu)先于函數(shù)實(shí)參的信息。如果從后者獲得的信息已經(jīng)能夠判定其中部分或全部虛擬類(lèi)型參數(shù)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際參數(shù)，而且它們又正好是參數(shù)表中最后的若干參數(shù)，則模板實(shí)參表中的那幾個(gè)參數(shù)可以省略。如果模板實(shí)參表中的實(shí)參都被省略了，則連空表�H�I也可以不要。因此，若x和y都是unsigned型，則addTo�Hunsigned�I（x，y，9）、addT�H �I（x、y、9）和addTo(x，y，9)三者是等價(jià)的。反之，對(duì)于某個(gè)模板實(shí)參，如果從模板函數(shù)的實(shí)參表中無(wú)法獲得同樣的信息，就不能省略；或者雖然能夠獲得同樣的信息，但在它后面還有其他不能省略的實(shí)參，則其自身還是不能省略。下面列舉幾種模板實(shí)參不能省略的情況。（1）從模板函數(shù)實(shí)參表獲得的信息矛盾。（2）需要獲得特定類(lèi)型的返回值，而不管參數(shù)的類(lèi)型如何。（3）虛擬類(lèi)型參數(shù)沒(méi)有出現(xiàn)在模板函數(shù)的形參表中。（4）函數(shù)模板含有常規(guī)形參。
3.函數(shù)模板的定制對(duì)不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型在處理形式上的統(tǒng)一性是建立模板的基礎(chǔ)。但是，這種統(tǒng)一性是相對(duì)的，個(gè)別數(shù)據(jù)類(lèi)型有可能比較特殊，在處理形式上與大多數(shù)數(shù)據(jù)類(lèi)型不一致。針對(duì)這樣的特殊情況，可以通過(guò)重載模板函數(shù)進(jìn)行定制。這樣把重載的模板稱(chēng)為補(bǔ)充模板，相應(yīng)地，原模板則稱(chēng)為主模板。
【考點(diǎn)二】
類(lèi)模板
1.類(lèi)模板的概念、定義與應(yīng)用類(lèi)模板就是一系列相關(guān)類(lèi)的模型或樣板，這些類(lèi)的成員組成相同，成員函數(shù)的源代碼形式相同，所不同的只是所針對(duì)的類(lèi)型（成員的類(lèi)型以及成員函數(shù)的參數(shù)和返回值的類(lèi)型）。對(duì)于類(lèi)模板，數(shù)據(jù)類(lèi)型本身成了它的參數(shù)，因而是一種參數(shù)化類(lèi)型的類(lèi)，是類(lèi)的生成器。類(lèi)模板中聲明的類(lèi)稱(chēng)為模板類(lèi)。聲明一個(gè)類(lèi)模板的格式是：template�H�H模板形參表聲明�I�I�H類(lèi)聲明�I�H模板形參表聲明�I是由一個(gè)或多個(gè)模板形參組成；與一般的類(lèi)聲明的不同之處在于，這里的�H類(lèi)聲明�I要用�H模板形參表聲明�I中聲明的虛擬類(lèi)型參數(shù)來(lái)修飾它的某些成員，使模板類(lèi)獨(dú)立于任何具體的數(shù)據(jù)類(lèi)型。在模板外對(duì)成員函數(shù)的聲明格式是：template�H模板形參表聲明�I�H返回類(lèi)型�I�H類(lèi)名�I�H�H模板形參表�I�I：：�H函數(shù)名�I（�H函數(shù)形參表�I）�H函數(shù)體�I其中模板形參表就是由模板形參表聲明中聲明的參數(shù)名組成的序列。應(yīng)注意，類(lèi)模板的成員函數(shù)都是模板函數(shù)，因此在模板外聲明成員函數(shù)的格式與聲明普通模板函數(shù)十分相似。用類(lèi)模板定義對(duì)象的格式是：�H類(lèi)名�I�H�H模板實(shí)參表�I�I�H對(duì)象名�I；或�H類(lèi)名�I�H�H模板實(shí)參表�I�I�H對(duì)象名�I（�H構(gòu)造函數(shù)實(shí)參表�I）；在定義對(duì)象的過(guò)程中，編譯系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地根據(jù)需要生成相應(yīng)的類(lèi)定義，這種依據(jù)類(lèi)模板生成類(lèi)定義的過(guò)程稱(chēng)為類(lèi)模板的實(shí)例化。類(lèi)模板實(shí)例所生成的每一個(gè)類(lèi)定義就是相應(yīng)類(lèi)模板的一個(gè)實(shí)例。在用類(lèi)模板定義對(duì)象時(shí)，由于沒(méi)有像函數(shù)實(shí)參表這樣的額外信息渠道，因此無(wú)法按函數(shù)模板的方式省略模板實(shí)參。但是，可以為類(lèi)模板的參數(shù)設(shè)置默認(rèn)值。具體地說(shuō)，在定義類(lèi)模板時(shí)，可以為模板形參表聲明的最后若干個(gè)參數(shù)設(shè)置默認(rèn)值；而這些有默認(rèn)值的參數(shù)中，最后的若干個(gè)對(duì)應(yīng)實(shí)參可以在定義對(duì)象時(shí)省略。
3�鳖�(lèi)模板的派生與繼承一談到繼承總涉及到兩個(gè)類(lèi)：基類(lèi)和派生類(lèi)，它們中任何一個(gè)都有可能是模板類(lèi)，或模板類(lèi)的實(shí)例。下面列出常見(jiàn)的幾種情況。（1）普通類(lèi)繼承類(lèi)模板的一個(gè)實(shí)例�？梢酝ㄟ^(guò)繼承類(lèi)模板的一個(gè)實(shí)例來(lái)聲明一個(gè)類(lèi)。（2）模板類(lèi)繼承普通類(lèi)。在聲明一個(gè)類(lèi)模板時(shí)，應(yīng)盡可能將類(lèi)模板中與虛擬類(lèi)型參數(shù)無(wú)關(guān)的成員剝離出來(lái)，構(gòu)成一個(gè)普通類(lèi)，作為類(lèi)模板的基類(lèi)。因此，類(lèi)模板繼承普通類(lèi)的情況是十分常見(jiàn)的。（3）模板類(lèi)繼承模板類(lèi)�？梢酝ㄟ^(guò)繼承一個(gè)模板類(lèi)來(lái)聲明一個(gè)類(lèi)模板。（4）模板類(lèi)繼承模板參數(shù)給出的基類(lèi)。模板的派生甚至可以繼承一個(gè)未知的基類(lèi)。也就是說(shuō)，繼承哪個(gè)基類(lèi)由模板參數(shù)決定。