C++类模板（模板类）详解

概述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++ 引人了类模板的概念，编译器从类模板可以自动生 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++ 引人了类模板的概念，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。

例如，在《C++运算符重载》一章中的《C++实现可变长度的动态数组》一节中，我们实现了一个可变长的整型数组类，可能还需要可变长的 double 数组类，可变长的 CStudent 数组类，等等。如果要把类似于可变长整型数组类的代码都重写一遍，无疑非常麻烦。有了类模板的机制，只需要写一个可变长的数组类模板，编译器就会由该类模板自动生成整型、double 型等各种类型的可变长数组类了。

C++ 中类模板的写法如下：

template <类型参数表>
class 类模板名{
    成员函数和成员变量
};

类型参数表的写法如下：

class类塑参数1,class类型参数2,...

类模板中的成员函数放到类模板定义外面写时的语法如下：

template <类型参数表>
返回值类型  类模板名<类型参数名列表>::成员函数名(参数表)
{
    ...
}

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);

如果类模板有无参构造函数，那么也可以使用如下写法：

类模板名 <真实类型参数表> 对象名;

类模板看上去很像一个类。下面以 Pair 类模板为例来说明类模板的写法和用法。

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，一部分是学号，另一部分是绩点。要能根据学号对学生进行排序，以便方便地检索绩点，则学号就是关键字，绩点就是值。

下面的Pair类模板就可用来处理这样的数据记录：

#include <iostream>#include <string>using namespace std;template <class T1,class T2>class Pair{public:    T1 key;  //关键字    T2 value;  //值    Pair(T1 k,T2 v):key(k),value(v) { };    bool operator < (const Pair<T1,T2> & p) const;};template<class T1,class T2>bool Pair<T1,T2>::operator < (const Pair<T1,T2> & p) const//Pair的成员函数 operator <{ //"小"的意思就是关键字小    return key < p.key;}int main(){    Pair<string,int> student("Tom",19); //实例化出一个类 Pair<string,int>    cout << student.key << " " << student.value;    return 0;}

程序的输出结果是：
Tom 19

实例化一个类模板时，如第 21 行，真实类型参数表中的参数是具体的类型名，如 string、int 或其他类的名字（如 CStudent）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。

编译器编译到第 21 行时，就会用 string 替换 Pair 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 Pair <string,int>。也可以说，student 对象的类型就是 Pair<string,int>。

Pair<string,int> 类的成员函数自然也是通过替换 Pair 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>    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 总结

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