模板概述

     模板，按建筑学的说法是：施工时浇筑混凝土用的成组模型板；而模板之词，恐怕可释之为模型之板，顾名思义，模板为一套规定好了规范准则的样板。既然为样板，自然是可被多方使用；而准则既已定好，那么限制亦是必然存在呢。程序界中的模板，原义也应取于此。模板所用之样板根据模板的不同可为实现了一定算法的函数，也可为规定好了内部数据结构和操作的类；而所施加之限制则为合乎模板定义的类型参数。至于模板定义的类型参数，不外乎：数目相同、操作完备呢。
     模板按其使用，可归结为两大类：函数模板和类模板。函数模板和普通函数相比，可谓异曲同工。普通函数也算得上是一种模板，只是施加于普通函数上的限制严格于函数模板而已。普通函数实现了基本的算法，调用函数时，需提供相同数目，相同类型的实参来代替形参。而模板函数除了要求参数的数目相同外，将形参的类型作了放大，因而其使用范围也随之变大。模板函数的实参类型只需要具有形参类型所必须的操作即可。
     下面的例子定义了三个函数：

 1//max.h
 2#include <iostream>
 3template <typename T>
 4inline T const& max(T const& a,T const& b){
 5    std::cout<<"你调用的是两个参数的模板函数！"<<std::endl;
 6    return a>b?a:b;
 7}
 8
 9template <typename T1,typename T2>
10inline T1 const& max(T1 const& a,T2 const&b){
11    std::cout<<"你调用的是两个参数的模板函数，且参数类型不同！"<<std::endl;
12    return a>b?a:b;
13}
14
15inline int const& max(int const& a,int const& b){
16    std::cout<<"你调用的是两个参数的普通函数！"<<std::endl;
17    return a>b?a:b;
18}
19
20template <typename T>
21inline T const& max(T const& a, T const& b ,T const& c){
22    std::cout<<"你调用的是三个参数的模板函数！"<<std::endl;
23    T d;
24    d=a>b?a:b;
25    return d>c?d:c;
26}
27

     其中，第一和第三个函数都为模板函数，而第二个函数为普通函数。下面的代码使用这些函数：

 1#include <iostream>
 2#include <string>
 3#include "max.h"
 4
 5int main(){
 6    int i=42;
 7    std::cout<<"max(7,i) is "<<::max(7,i)<<std::endl;
 8
 9    double f1=3.45;
10    double f2=-9.34;
11    std::cout<<"max(f1,f2) is"<<::max(f1,f2)<<std::endl;
12    
13    //下面的两行代码是正确的，前者明确指明参数的类型；后者通过类型转换都使得代码能正确运行。
14    std::cout<<"max(f1,i) is"<<::max<double>(f1,i)<<std::endl;
15    std::cout<<"max(f1,i) is"<<::max(f1,static_cast<double>(i))<<std::endl;
16
17    std::cout<<"max(f1,f2,f3)"<<::max(12.0,13.0,11.5)<<std::endl;
18    std::cout<<"max(char,int)"<<::max('a',12)<<std::endl;
19    std::cout<<"max(f1,i) is"<<::max(f1,i)<<std::endl;
20    std::cout<<"max(int,int)"<<::max<double>(12,34)<<std::endl;
21    std::cin>>i;
22}

     通过上面的代码的运行结果，我们可以发现第14行的代码调用的都是普通函数版本的max函数，而第18、19行的代码调用的是两个参数类型不同的模板函数。
     上面的代码说明了模板函数的定义、模板函数的重载和使用等方面的问题，比较有意思的是模板函数的重载。和普通函数一样，模板函数也能重载，可以为模板函数定义参数数目不同的重载函数，也可以定义数目相同但参数类型不同的重载函数，而普通函数我们也可以当作是指定了具体类型的模板函数来处理。经过这样的处理，我们可以看出，模板函数的重载和普通函数的重载方式大同小异。
     说完了模板函数的重载，我们再谈谈重载模板函数的使用，使用模板函数时，采用最符合原则进行调用，这也是为什么第14行的代码调用的是普通函数，而18，19行的代码调用的是两个参数类型不同的模板函数的原因。如果我们将第18，19行代码调用的模板函数去掉，那么代码仍然可以运行，其调用的将是普通函数，因为char和float都可以转换为int，最符合的函数原型是普通函数。
    说完了函数模板，该谈谈模板类了，可惜肚子开始呱呱叫了，只好下回分解呢。 
     我们继续前面的话题。模板函数还是十分简单的，模板类则复杂的多。同模板函数一样，也能对模板类实施重载。当然，对类而言，使用重载似乎不是那么合适了，因而我们使用专门的词来称呼－专门化（Specialization）。而这种specialization，同模板函数重载一样，可以是完全specialization，也可是部分specialization（partial specialization），其实我们完全可以沿用前面处理函数的观点，将普通类（完全specialization的类）当作是一种特殊的模板类，那样无论是何种specialization，事实上都是模板类，只是类型参数的限制不同而已。如果进行这样的统一以后，对于重载模板类的定义、使用就同模板函数完全一致了，这里就不再多费口舌了。
     模板类有一个模板函数不具有的特性－默认参数类型。模板类的类型参数设定时可以给出默认类型，使用的时候如果对于该参数不给出实参类型，将使用默认类型代替形参类型，这同函数中的默认参数值是一样的，不过模板函数是不允许这样做的。