六. 函数模板和类模板-526互联

文章参考：

《C++面向对象程序设计》✍千处细节、万字总结（建议收藏）_白鳯的博客-CSDN博客

1. 引入

在编写函数和类时，有时会出现这样的情况，具体实现方式完全一致，但因此参数类型、返回值类型、数据类型等因素的不同，导致不得不写多个函数或者类（因为C++是强类型语言，无法隐式转换，且有些类型本来就无法转换），这样无疑会增加操作难度。那么，如何简单的完成这一任务呢？

define是一个办法，例如：

#define MAX(x,y) ((x>y) ? x : y);

这样就避免了因数据类型不同而重复编写代码。

但是，define可能导致代码在不该替换的地方进行了替换，从而造成错误，因此C++中不主张使用宏定义。

所有一个更好的办法就是使用模板。

2. 函数模板

声明格式：有两种方式：

  template <typename 类型参数>
  返回类型 函数名(模板形参表)
  {
      函数体
  }

  template <class 类型参数>
  返回类型 函数名(模板形参表)
  {
      函数体
  }

可以定义多个类型参数：

  template <typename 类型参数1, typename 类型参数2,>
  返回类型 函数名(模板形参表)
  {
      函数体
  }

EG：

问题：求当前数组中最大的值。

代码：

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename T>			// template <class T> 也可以
T Max(T *array, int size = 0) {
	T max = array[0];
	for (int i = 1	; i < size; i++) {
		if (array[i] > max) max = array[i];
	}
	return max;
}

int main() {
	int array_int[] = {783, 78, 234, 34, 90, 1};
	double array_double[] = {99.02, 21.9, 23.90, 12.89, 1.09, 34.9};
	int imax = Max(array_int, 6);
	double dmax = Max(array_double, 6);
	cout << "整型数组的最大值是：" << imax << endl;
	cout << "双精度型数组的最大值是：" << dmax << endl;
	return 0;
}

注意：

在template语句和函数语句中不允许插入别的语句。
在函数模板中允许使用多个类型参数。但是，应当注意template定义部分的每个类型参数前必须有关键字typename或class。
函数模板也可以重载。
函数模板与同名的非模板函数可以重载。在这种情况下，调用的顺序是：
1. 寻找一个完全匹配的非模板函数。
2. 如果找不到，再找函数模板。

3. 类模板

建立类模板，主要是因为有时候，类的数据类型、成员函数的返回类型、形参类型不确定，因此使用类模板。语法与函数模板相似。下面是一个案例：

template <typename T>
class Three{
private:
    T x, y, z;
public:
    Three(T a, T b, T c) {
        x = a; y = b; z = c;
    }
    T sum() {
        return x + y + z;
    }
    T mul();
}
// 如果在类外定义类模板的成员函数，需要加上模板声明，且函数名前要加上"类名<类型参数>::"
template <typename T>
T Three<T>::(){
	return x * y * z;
}

EG：

代码：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

const int CAPACITY = 10;

template <typename T>
class Stack{
private:
    T stack[CAPACITY];      // 这里使用数组，简化初始化操作
    int top;
public:
    void init();
    void push(T t);
    T pop();
};

// 必须加上<T>定义，否则无法识别类
template <typename T>
void Stack<T>::init(){
    top = 0;
}

template <typename T>
void Stack<T>::push(T t){
    if(this->top == CAPACITY){
        cout << "stack is full"<< endl;
        return;
    }
    stack[top++] = t;
}

template <typename T>
T Stack<T>::pop(){
    if (top == 0){
        cout << "stack is empty" << endl;
        return 0;
    }
    return stack[--top];
}

int main(void){
    // 注意：在初始化模板类时需要指定参数类型
    Stack<int> s;
    s.init();
    s.push(3);
    s.push(5);
    cout << s.pop() << endl;
    cout << s.pop() << endl;
    cout << s.pop() << endl;
    return 0;
}

输出：
```
5
3
stack is empty
0
```

注意：

只要是模板类的类外声明，在类名后面都必须加上<类型参数>。
使用模板类时，要指定该模板类的参数类型。