模板概述

???? 模板，按建筑學的說法是：施工時澆筑混凝土用的成組模型板；而模板之詞，恐怕可釋之為模型之板，顧名思義，模板為一套規定好了規范準則的樣板。既然為樣板，自然是可被多方使用；而準則既已定好，那么限制亦是必然存在呢。程序界中的模板，原義也應取于此。模板所用之樣板根據模板的不同可為實現了一定算法的函數，也可為規定好了內部數據結構和操作的類；而所施加之限制則為合乎模板定義的類型參數。至于模板定義的類型參數，不外乎：數目相同、操作完備呢。
???? 模板按其使用，可歸結為兩大類：函數模板和類模板。函數模板和普通函數相比，可謂異曲同工。普通函數也算得上是一種模板，只是施加于普通函數上的限制嚴格于函數模板而已。普通函數實現了基本的算法，調用函數時，需提供相同數目，相同類型的實參來代替形參。而模板函數除了要求參數的數目相同外，將形參的類型作了放大，因而其使用范圍也隨之變大。模板函數的實參類型只需要具有形參類型所必須的操作即可。
???? 下面的例子定義了三個函數：

?1//max.h
?2#include?<iostream>
?3template?<typename?T>
?4inline?T?const&?max(T?const&?a,T?const&?b){
?5????std::cout<<"你調用的是兩個參數的模板函數！"<<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<<"你調用的是兩個參數的模板函數，且參數類型不同！"<<std::endl;
12????return?a>b?a:b;
13}
14
15inline?int?const&?max(int?const&?a,int?const&?b){
16????std::cout<<"你調用的是兩個參數的普通函數！"<<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<<"你調用的是三個參數的模板函數！"<<std::endl;
23????T?d;
24????d=a>b?a:b;
25????return?d>c?d:c;
26}
27

???? 其中，第一和第三個函數都為模板函數，而第二個函數為普通函數。下面的代碼使用這些函數：

?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????//下面的兩行代碼是正確的，前者明確指明參數的類型；后者通過類型轉換都使得代碼能正確運行。
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}

???? 通過上面的代碼的運行結果，我們可以發現第14行的代碼調用的都是普通函數版本的max函數，而第18、19行的代碼調用的是兩個參數類型不同的模板函數。
???? 上面的代碼說明了模板函數的定義、模板函數的重載和使用等方面的問題，比較有意思的是模板函數的重載。和普通函數一樣，模板函數也能重載，可以為模板函數定義參數數目不同的重載函數，也可以定義數目相同但參數類型不同的重載函數，而普通函數我們也可以當作是指定了具體類型的模板函數來處理。經過這樣的處理，我們可以看出，模板函數的重載和普通函數的重載方式大同小異。
???? 說完了模板函數的重載，我們再談談重載模板函數的使用，使用模板函數時，采用最符合原則進行調用，這也是為什么第14行的代碼調用的是普通函數，而18，19行的代碼調用的是兩個參數類型不同的模板函數的原因。如果我們將第18，19行代碼調用的模板函數去掉，那么代碼仍然可以運行，其調用的將是普通函數，因為char和float都可以轉換為int，最符合的函數原型是普通函數。
????說完了函數模板，該談談模板類了，可惜肚子開始呱呱叫了，只好下回分解呢。?
???? 我們繼續前面的話題。模板函數還是十分簡單的，模板類則復雜的多。同模板函數一樣，也能對模板類實施重載。當然，對類而言，使用重載似乎不是那么合適了，因而我們使用專門的詞來稱呼－專門化（Specialization）。而這種specialization，同模板函數重載一樣，可以是完全specialization，也可是部分specialization（partial specialization），其實我們完全可以沿用前面處理函數的觀點，將普通類（完全specialization的類）當作是一種特殊的模板類，那樣無論是何種specialization，事實上都是模板類，只是類型參數的限制不同而已。如果進行這樣的統一以后，對于重載模板類的定義、使用就同模板函數完全一致了，這里就不再多費口舌了。
???? 模板類有一個模板函數不具有的特性－默認參數類型。模板類的類型參數設定時可以給出默認類型，使用的時候如果對于該參數不給出實參類型，將使用默認類型代替形參類型，這同函數中的默認參數值是一樣的，不過模板函數是不允許這樣做的。