C++ Template

一、Template

　　什么是template？重要性如何？下面我就说道说道：

　　无性生殖不只是存在于遗传工程中，对于程序员而言，它也是一个由来已久的动作。过去，我们只不过是以一个简单而基本的工具，也就是一个文字编辑器，重复的复制代码。今天，C++提供给我们一个更好的繁殖方法：template。

　　复制一段既有的代码，最常见的一个理由是：为了改变数据类型，举个例子，假设你写了一个绘图函数，使用类型为long的X，Y坐标；突然之间你需要相同的算法，但坐标值改成float。你当然可以使用一个文字编辑器把这段代码拷贝一份，然后改变其中的数据类型。你甚至可以使用C++的overloade functions，那么就可以继续使用相同的函数名称。Function Overloading的确使用有比较清爽的程序码，但你还是必须在程序的许多的地方维护完全相同的演算法。

　　C语言对此问题的解决之道是：使用macros。但macros有它自已的缺点，第一，它只适用于简单的功能。第二个缺点比较严重：macros不提供参数类型检验，这与C++严格的类型检验格格不入。第三个缺点是：macro并非functions，程序中任何呼叫macros的地方都会被编译器前置处理原原本本插入macros，你的执行档就会膨胀一些。

　　Template提供比较好的解决方案，它把“一般性的演算法”和其“对资料类型的实际联结”区分开，你可以先写出演算法的代码，使用时才填入实际数据的类型。C++ Template使“数据类型”也以参数的姿态出现。有了template，我们就可以拥有macros“只写一次”的优点，以及overloaded functions“类型检验”的优点。

　　Template的好处其实不仅于此，你可以利用template设计出一般化（泛型）的演算法，适用于“目前存在”以及“尚未被设计出来”的某种数据类型（某种class type）。当然，如果要让新开发的class type能够适用于此泛型演算法，那些class在设计时也必须配合某些事情。

二、Template function

　　假设我需要一个幂次方计算函数，叫power()。这个函数只接受正幂次方数，如果是负幂次方数，就让结果为零。

　　对于int数据，power()函数应该是这样的：

int power(int base, int exponent)
{
    int result = base;
    if (exponent==0) return(int) 1；
    if (exponent<0) return (int) 0;
    while(--exponent) result *=base;
    return result;
}

　　对于long数据，power()函数应该是这样：

long power(long base, int exponent)
{
    int result = base;
    if (exponent==0) return(long) 1；
    if (exponent<0) return (long) 0;
    while(--exponent) result *=base;
    return result;
}

　　对于float我们应该.....，对于complex我们又应该.....，哦，为什么不能够把数据类型也变成参数之一，在呼叫函数时加以指定呢？是的，这个就是Template的妙用，语法如下：

　　template<class T> T power(T base, int exponent);

　　写成两行或许比较清楚：

　　template <class T>

　　T power（T base，int exponent）;

　　这样的函数声明是以一个特殊的template字首开始，后面紧跟着一个参数列（本例只有一个参数T）。容易让人迷惑的是其中class字眼，它并不一定表示C++的calss，它可以只是一个普通的（内建的）的数据类型。<class T>的意思是：T是一种数据类型，此类型将在调用此函数时才由调用者指定。

　　下面就是power（）的template版本，注意传回值也必须吻合template函数的声明：

template <class T>
T power(T base, int exponent)
{
    T result=base;
    if (exponent ==0) return (T)1;
    if (exponent <0) return(T) 0;
    while (--exponent) result *=base;
    return result;
}

　　下面是template函数的调用方法：

    int i =power(5,4);
    long l=power(1000L,3);
    long double d=power((long double)1e5,2);

　　在第一次调用中我们指定T为int，第二次调用中我们指定T为long。而在第三次调用中T又成为一个long double。这些template function都可以应对；

三、Template Class

　　除了template functions，我们还可以建立template classes，使它们能够神奇地操作任何类型的数据。下面这个例子，CThree内含三个data members，Min（）传回其中的最小值，Max（）传回其中的最大值：

template <class T>
class CThree
{
public:
    CThree(T t1,T t2,T t3);
    T Min();
    T Max();
private:
    T a,b,c;
};

　　请把T看成熟悉的int或float，语法就不至于太稀奇了，以下是上述三个member functions的定义：

　　

template <class T>
class CThree
{
public:
    CThree(T t1,T t2,T t3);
    T Min();
    T Max();
private:
    T a,b,c;
};

template <class T>
T CThree<T>::Min()
{
    T minab =a<b?a:b;
    return minab<c?minab:c;
 } 

template <class T>
T CThree<T>::Max()
{
    T minab =a<b?b:a;
    return minab<c?c:minab;
 } 
 
 template <class T>
T CThree<T>::CThree(T t1,T t2,T t3):
    a(t1),b(t2),c(t3)
{
    return;
 } 

　　请注意，每个member function都要在最前面加上template<class T>,而且class 名称应该使用CThree<T>,不是CTree。

　　以下是template class的使用方法：

#include <iostream.h>
void main()
{
    CThree<int> obj1(2, 5, 4);
    cout << obj1.Min() << endl;
    cout << obj1.Max() << endl;
    CThree<float> obj2(8.52, -6.75, 4.54);
    cout << obj2.Min() << endl;
    cout << obj2.Max() << endl;
    CThree<long> obj3(646600L, 437847L, 364873L);
    cout << obj3.Min() << endl;
    cout << obj3.Max() << endl;
 }

　　执行结果一切正确：

2
5
-6.75
8.52
364873
646600