為什么需要模板

比如需要設(shè)計(jì)一個(gè)描述點(diǎn)的類(lèi)，大致很快可以寫(xiě)成這樣：

classPoint_F
{
public:
/*默認(rèn)傳入參數(shù)為0，0*/
Point_F(floatx0=0,floaty0=0)
:x(x0),y(y0)/*初始化列表*/
{}

/*用const修飾函數(shù)，表示函數(shù)不會(huì)修改成員數(shù)據(jù)*/
floatget_x()const{returnx;}
floatget_y()const{returny;}

private:
/*一般會(huì)將數(shù)據(jù)放在私有區(qū)，以對(duì)外隱藏*/
floatx;
floaty;
};

可問(wèn)題是，在有的場(chǎng)合這點(diǎn)的坐標(biāo)系有可能不需要浮點(diǎn)，比如界面設(shè)計(jì)中點(diǎn)往往是整型表示即可，那此時(shí)就需要再設(shè)計(jì)一個(gè)整型成員類(lèi)：

classPoint_I
{
public:
/*默認(rèn)傳入?yún)?shù)為0，0*/
Point_f(intx0=0,inty0=0)
:x(x0),y(y0)/*初始化列表*/
{}

/*用const修飾函數(shù)，表示函數(shù)不會(huì)修改成員數(shù)據(jù)*/
intget_x()const{returnx;}
intget_y()const{returny;}

private:
/*一般會(huì)將數(shù)據(jù)放在私有區(qū)，以對(duì)外隱藏*/
intx;
inty;
};

可是在應(yīng)用代碼中，往往發(fā)現(xiàn)對(duì)于不同數(shù)據(jù)成員的應(yīng)用操作確實(shí)基本類(lèi)似，而且應(yīng)用代碼往往這兩種（甚至更多成員數(shù)據(jù)類(lèi)型）都可能會(huì)同時(shí)用到，僅僅因?yàn)閿?shù)據(jù)類(lèi)型就需要笨笨的將原代碼在改寫(xiě)一下，在現(xiàn)代高級(jí)語(yǔ)言中，這顯然就比較機(jī)械了。

C++中有沒(méi)有可能將不同成員數(shù)據(jù)類(lèi)型但是其頂層邏輯相同的對(duì)象，設(shè)計(jì)為一個(gè)類(lèi)呢？就比如：

C++模板編程正是為了解決這樣的需求而設(shè)計(jì)的機(jī)制。該機(jī)制允許函數(shù)或類(lèi)使用泛型類(lèi)型(generic type)進(jìn)行操作。從而，函數(shù)或類(lèi)就可以處理許多不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型，而無(wú)需為每種數(shù)據(jù)類(lèi)型重寫(xiě)相應(yīng)的類(lèi)或者函數(shù)。

怎么實(shí)現(xiàn)的呢？

這里又可以大致分這樣三種情況：

• 函數(shù)模板(Function templates)
• 類(lèi)模板(Class templates)
• **成員模板(Member templates) **

函數(shù)模板

函數(shù)模板其基本語(yǔ)法范式為：

template<classidentifier>function_declaration;
template<typenameidentifier>function_declaration;

• template 為模板關(guān)鍵字
• 、 定義函數(shù)參數(shù)泛型類(lèi)型或函數(shù)體類(lèi)變量泛型類(lèi)型

比如：

#include
usingnamespacestd;

template<typenameT>
Tmax(Ta,Tb)
{
returna>b?a:b;
}

又或者寫(xiě)成如下形式：

#include
usingnamespacestd;

template<classT>
Tmax(Ta,Tb)
{
returna>b?a:b;
}

那么或許有的朋友會(huì)任務(wù)關(guān)鍵字class就意味著自定義類(lèi)，而typename則是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，比如int,float等，這樣理解其實(shí)是不對(duì)的，從C++編譯器的角度template 與template 其語(yǔ)義是一樣的，都是泛型，用戶(hù)在使用這個(gè)模板函數(shù)的時(shí)候，所傳入的參數(shù)都既可以是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，也可以是類(lèi)名。

對(duì)于上面的代碼，或許初使用的朋友還會(huì)問(wèn)，是不是可以隨便傳入類(lèi)，這有可能編譯不過(guò)。為什么呢？你傳入的類(lèi)需要支持>操作符，如果對(duì)于某個(gè)類(lèi)你想使用該函數(shù)，而本身不支持>操作符，則需要實(shí)現(xiàn)>操作符。

類(lèi)模板

與函數(shù)模板類(lèi)似，類(lèi)內(nèi)部成員數(shù)據(jù)或者函數(shù)的參數(shù)或變量會(huì)使用，模板關(guān)鍵字定義的泛型名。比如：

template<typenameT>
classPoint_T
{
public:
Point_T(Tx0=0,Ty0=0)
:x(x0),y(y0)
{}
Tget_x()const{returnx;}
Tget_y()const{returny;}

private:
Tx;
Ty;
};

這小段代碼就回答了之前提出的問(wèn)題，可以支持不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的點(diǎn)。

intmain()
{
Point_T<int>p1(1,2);
Point_T<float>p2(1.1f,2.2f);
cout<endl<endl;
cout<endl<endl;
}

以上述簡(jiǎn)單例子看，分別構(gòu)造了整型點(diǎn)p1,以及浮點(diǎn)型點(diǎn)p2，那么究竟怎么做到的呢？為了理解得更清楚，這里將其關(guān)鍵匯編代碼段拷貝下來(lái)簡(jiǎn)要看看：

Point_T   p1(1, 2);
000C1D6C  push        2  
000C1D6E  push        1  
000C1D70  lea         ecx,[p1]  
000C1D73  call        Point_T::Point_T (0C11D1h)  
Point_T p2(1.1f, 2.2f);
000C1D78  push        ecx  
000C1D79  movss       xmm0,dword ptr [__real@400ccccd (0C7B34h)]  
000C1D81  movss       dword ptr [esp],xmm0  
000C1D86  push        ecx  
000C1D87  movss       xmm0,dword ptr [__real@3f8ccccd (0C7B30h)]  
000C1D8F  movss       dword ptr [esp],xmm0  
000C1D94  lea         ecx,[p2]  
000C1D97  call        Point_T::Point_T (0C1064h)

可見(jiàn)編譯器對(duì)不同類(lèi)型參數(shù)實(shí)際上做了相應(yīng)解析，相當(dāng)于根據(jù)用戶(hù)程序傳入的參數(shù)編譯出相應(yīng)的多份代碼。所以可以簡(jiǎn)單理解成編譯器根據(jù)不同泛型實(shí)際參數(shù)類(lèi)型生成了相應(yīng)的處理代碼。而前面所說(shuō)的模板函數(shù)其原理也基本類(lèi)似。

總結(jié)一下

通過(guò)些簡(jiǎn)單例子，梳理一下模板函數(shù)以及模板類(lèi)的基本概念以及原理，理解了這兩個(gè)概念，就比較容易理解成員模板。所謂泛型模板編程，其本質(zhì)是編譯器針對(duì)不同參數(shù)類(lèi)型解析解析生成相應(yīng)的處理代碼。學(xué)會(huì)使用模板泛型編程你會(huì)發(fā)現(xiàn)你會(huì)少寫(xiě)很多代碼，代碼看起來(lái)會(huì)比較優(yōu)雅，而其實(shí)操作起來(lái)也沒(méi)有想象中那么難。