C++类模板使用详解

来自 Oracle® Solaris Studio 12.4：C++ 用户指南

类模板

类模板描述了一组相关的类或数据类型，它们只能通过类型来区分：整数值、指向（或引用）具有全局链接的变量的指针、其他的组合。
类模板尤其适用于描述通用但类型安全的数据结构。

类模板声明

类模板声明仅提供了类的名称和类的模板参数。
此类声明是不完整的类模板。
以下示例是名为 Array 类的模板声明，该类可接受任何类型作为参数。

template <class Elem> class Array;

如下该模板用于名为 String 的类，该类接受 unsigned int 作为参数。

template <unsigned Size> class String;

类模板定义

类模板定义必须声明类数据和函数成员，如以下示例所示。

template <class Elem> class Array 
{
    Elem* data;
    int size;
public:
    Array( int sz );
    int GetSize();
    Elem& operator[]( int idx );
};

template <unsigned Size> class String 
{
    char data[Size];
    static int overflows;
public:
    String( char *initial );
    int length();
};

与函数模板不同，类模板可以同时有类型参数（如 class Elem）和表达式参数（如 unsigned Size）。表达式参数可以是：

• 具有整型或枚举的值
• 指向对象的指针或到对象的引用
• 指向函数的指针或到函数的引用
• 指向类成员函数的指针

类模板成员定义

类模板的完整定义需要类模板函数成员和静态数据成员的定义。
动态（非静态）数据成员由类模板声明完全定义。

函数成员定义

模板函数成员的定义由模板参数专门化后跟函数定义组成。
函数标识符通过类模板的类名称和模板参数限定。
以下示例说明了 Array 类模板的两个函数成员的定义，该模板中指定了模板参数 template <class Elem>。每个函数标识符都通过模板类名称和模板参数 Array<Elem> 限定。

template <class Elem> Array<Elem>::Array( int sz )
{
    size = sz; 
    data = new Elem[size];
}

template <class Elem> int Array<Elem>::GetSize()
{
    return size; 
}

如下示例说明了 String 类模板的函数成员的定义。

#include <string.h>
template <unsigned Size> int String<Size>::length( )
{
    int len = 0;
    while (len < Size && data[len]!= ’\0’) 
        len++; 
    return len;
}

template <unsigned Size> String<Size>::String(char *initial)
{
    strncpy(data, initial, Size);
    if (length( ) == Size) 
        overflows++;
}

静态数据成员定义

模板静态数据成员的定义由后跟变量定义的模板参数专门化组成，在此处变量标识符通过类模板名称和类模板实元参数来限定。

template <unsigned Size> int String<Size>::overflows = 0;

类模板的用法

模板类可以在使用类型的任何地方使用。
指定模板类包括了提供模板名称和参数的值。以下示例中的声明根据 Array 模板创建 int_array 变量。变量的类声明及其一组方法类似于 Array 模板中的声明和方法，只是 Elem 替换为了 int。

Array<int> int_array(100);

此示例中的声明使用 String 模板创建 short_string 变量。

String<8> short_string("hello");

需要任何其他成员函数时，您可以使用模板类成员函数。

int x = int_array.GetSize( );
int x = short_string.length( );