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,
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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();
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 ;
}
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[];
...
}
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[];
...
}
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();
}