C++ 函数模板&类模板详解
在 C++ 中，模板分为函数模板和类模板两种。函数模板是用于生成函数的，类模板则是用于生成类的。
函数模板&模板函数 类模板&模板类 必须区分概念
函数模板是模板，模板函数时具体的函数
类模板是模板，模板类时具体的类
由函数模板实例化而得到的函数称为模板函数
由类模板实例化得到的类叫模板类
一.函数模板
函数模板的基本写法为：
template <typename 类型参数1, typename 类型参数2, ...>
返回值类型 函数模板名(形参表)
{
函数体
}
其中的 typename 关键字也可以用 class 关键字替换，例如：
template <class 类型参数1, class 类型参数2, ...>
举例，求两个值的最大值Max：
#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T>
T const& Max(T const& a, T const& b)
{
return a < b ? b : a;
}
int main()
{
int i = 20;
int j = 30;
int result1 = Max(i, j); //编译到这一句时，编译器自动生成int Max(int, int)函数
double f1 = 12.5;
double f2 = 20.88;
double result2 = Max(f1, f2); //编译到这句时，编译器自动生成double Max(double, double)函数
string s1 = "Hello";
string s2 = "world";
string result3 = Max(s1, s2); //编译到这句时，编译器自动生成string Max(string, string)函数
return 0;
}模板在定义时，编译器不会对它编译，因为没有一个实体可用。只有在编译到某句代码时，如int result1 = Max(i, j);时，根据模板再将Max(i, j)编译成int Max(int, int)这样具体的函数。
编译器由模板自动生成函数的过程叫模板的实例化。由模板实例化而得到的函数称为模板函数。在大部分编译器中，模板只有在被实例化时，编译器才会检查其语法正确性。如果程序中写了一个模板却没有用到，那么编译器不会报告这个模板中的语法错误
编译器对模板进行实例化时，并非只能通过模板调用语句的实参来实例化模板中的类型参数，模板调用语句可以明确指明要把类型参数实例化为哪种类型。可以用：
函数名<实际类型参数1, 实际类型参数2, ...>
的方式告诉编译器应该如何实例化模板函数。例如下面的程序：
#include<iostream>
using namespace std;
template <typename T>
T add(T n)
{
return n+1;
}
int main()
{
cout << add(4) / 2 << endl; //正常写法，输出2
cout << add<double>(4) / 2 << endl; //指明要用double来实例化add函数，输出2.5
return 0;
}第一句正常调用输出2，第二句为编译器指定类型，则输出2.5
二.类模板
人们需要编写多个形式和功能都相似的函数，因此有了函数模板来减少重复劳动；人们也需要编写多个形式和功能都相似的类，于是C++引入了类模板的概念，编译器从类模板可以自动生成多个类，避免了程序员的重复劳动。
类模板的写法如下：
template <class 类形参数1, class 类型参数2, ...>
class 类模板名称
{
成员函数和成员变量
};
具体如下：
template<class T1, class T2>
class A
{
public:
T1 value1;
T2 value2;
T1 add(T1 a, T2 b);
};
类模板中的成员函数放在类外定义时的语法如下:
template <class 类形参数1, class 类型参数2, ...>
返回值类型 类模板名<class 类塑参数1, class 类型参数2, ...>::成员函数名(形参表)
{
。。。
}
具体如下：
template<class T1,class T2>
T1 A<T1, T2>::add(T1 a, T2 b)
{
return a + b;
}
用类模板定义对象的写法如下：
类模板名<真实类型参数表> 对象名(构造函数实际参数表);
若构造函数无参的话则为:
类模板名 <真实类型参数表> 对象名;
下面实现一个简单的key,value的键值对----类模板mDictionary
实践中常常会碰到，某项数据记录由两部分组成，一部分是关键字，另一部分是值。关键字用来对记录进行排序和检索，根据关键字能查到值。例如，学生记录由两部分组成，一部分是姓名，另一部分是年纪。要能根据姓名对学生进行查询检索，key就是姓名，value就是年龄。
template<class T1, class T2>
class mDictionary
{
public:
T1 key; //关键字
T2 value; //值
mDictionary(T1 k, T2 v) :key(k), value(v)
{
};
T2 getvalue(T1 k);
};
template<class T1,class T2>
T2 mDictionary<T1, T2>::getvalue(T1 k)
{
if (k == this->key) //如果姓名传进来相同，则返回年龄
{
return this->value;
}
else
{
return 0;
}
}
int main()
{
mDictionary<string, int> dic("Bob",22);
std::cout << dic.getvalue("Bob")<<std::endl; //返回22
std::cout << dic.getvalue("Tom") << std::endl; //返回0
return 0;
}实例化一个类模板时，如第main函数第一行-------mDictionary<string, int> dic("Bob",22);
真实类型参数表中的参数是具体的类型名，如 string、int 等，它们用来一一对应地替换类模板定义中“类型参数表”中的类型参数。类模板名 <真实类型参数表>就成为一个具体的类的名字，就是mDictionary<string, int>就可以看成一个类型
如有一个类A, 初始化类A的时候，一般都是A a; mDictionary<string, int>就等价于A，可以看成一个A类型
编译器编译到这一行时，就会用 string 替换 mDictionary模板中的 T1，用 int 替换 T2，其余部分原样保留，这样就自动生成了一个新的类。这个类的名字编译器是如何处理的不需要知道，可以认为它的名字就是mDictionary<string, int>。也可以说，dic 对象的类型就是 Pair<string, int>。
mDictionary<string, int> 类的成员函数自然也是通过替换 mDictionary模板的成员函数中的 T1、T2 得到的。
编译器由类模板生成类的过程叫类模板的实例化。由类模板实例化得到的类叫模板类。
函数模板作为类模板成员
类模板中的成员函数还可以是一个函数模板。成员函数模板只有在被调用时才会被实例化。例如下面的程序：
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
class A
{
public:
template <class T2> //定义新类型T2
void Func(T2 t) { cout << t; } //成员函数模板
};
int main()
{
A<int> a;
a.Func('K'); //成员函数模板Func被实例化
a.Func("hello");
return 0;
}程序的输出结果是：Khello
这个例子与上面例子不同的是，mDictionary中的getvalue是一个类模板中的成员函数，没有定义新的模板，而Func函数是一个新的函数模板，在Func函数上面一句,定义了新类型T2，姑且先这样理解。其实只要了解有这种写法即可，既类模板中还可以定义函数模板。
