C++类模板

在上篇文章（C++函数模板）中，主要介绍了C++中函数模板，与函数相似，类也可以被一种或多种类型参数化。容器类就是一个具有这种特性的典型的例子，

本文地址：http://www.cnblogs.com/archimedes/p/cpp-class-template.html，转载请注明源地址。

以下通过设计一个类模板Stack的实现来说明：

类模板Stack的实现

#include<iostream>
#include<vector>
#include<stdexcept>
#include<string>
#include<cstdlib>
using namespace std;

template<typename T>
class Stack
{
private:
    vector<T> elems;  //存储元素的容器
public:
    void push(T const&);  //压入元素
    void pop();           //弹出元素
    T top() const;        //返回栈顶元素
    bool empty() const {  //返回栈是否为空
        return elems.empty();
    }
};

template<typename T>
void Stack<T>::push(T const& elem)
{
    elems.push_back(elem);
}

template<typename T>
void Stack<T>::pop()
{
    if(elems.empty()) {
        throw out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack");
    }
    elems.pop_back();
}

template<typename T>
T Stack<T>::top() const
{
    if(elems.empty()) {
        throw out_of_range("Stack<>::top(): empty stack");
    }
    return elems.back();
}

可以发现，类模板Stack<>是通过C++标准库vector<>来实现的，我们可以不需要亲自设计内存管理、拷贝构造函数和赋值运算

类模板Stack的使用

为了使用类模板对象，必须显式地指定模板实参，下面的例子展示了如何使用类模板Stack<>:

int main()
{
    try{
        Stack<int> intStack;
        Stack<string> stringStack;

        intStack.push(7);
        cout<<intStack.top()<<endl;

        stringStack.push("hello");
        cout<<stringStack.top()<<endl;
        stringStack.pop();
        stringStack.pop();
    }
    catch(exception const& ex) {
        cerr<<"Exception: "<<ex.what()<<endl;
        //return EXIT_FAILURE;
    }
    cin.get();  
    return 0;
}

 通过声明类型Stack<int>，在类模板内部就可以用int实例化T。因此，intStack是一个创建自Stack<int>的对象，它的元素存储于vector，且类型为int，类似，如果声明和使用Stack<string>将会创建相应的对象。
对于类模板，成员函数只有在被使用的时候才被实例化。

显然，这样可以节省时间和空间，另一个好处是：对于那些“未能提供所有成员函数中所有操作的”类型，你可以使用该类型来实例化类模板，只要对那些“未能提供某些操作的”成员函数，模板内部不使用就可以。

你可以像使用其他任何类型一样地使用实例化后的类模板类型（例如Stack<int>），只要它支持所调用的操作就可以：

void foo(Stack<int> const& s)
{
    Stack<int> istack[10];
    ...
}

借助于typedef，可以方便的使用类模板：

typedef Stack<int> IntStack;
void foo(IntStack const& s)
{
    IntStack<int> istack[10];
    ...
}

类模板的特化
可以使用模板实参来特化类模板，和函数模板的重载类似，通过特化类模板，你可以优化基于某种特定类型的实现，或者克服某种特定类型在实例化类模板时所出现的不足。

为了特化一个类，你必须在起始处声明一个template<>，接下来声明用来特化类模板的类型：

template<>
class Stack<string> {
private:
    deque<string> elems;
public:
    void push(string const&);
    void pop();
    string top() const;
    bool empty() const {
        return elems.empty();
    }
};

void Stack<string>::push(string const& elem)
{
    elems.push_back(elem);
}

void Stack<string>::pop()
{
    if(elems.empty()) {
        out_of_range("Stack<string>::pop(): empty stack");
    }
    elems.pop_back();
}

string Stack<string>::top()
{
    if(elems.empty()) {
        out_of_range("Stack<string>::top(): empty stack");
    }
    return elems.back();
}