函数模板
在c++入门中，很多人会接触swap(int&, int&)这样的函数类似代码如下:
void swap(int&a , int& b) { int temp = a; a = b; b = temp;}
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但是如果是要支持long,string,自定义class的swap函数,代码和上述代码差不多，只是类型不同，这个时候就是我们定义swap的函数模板,就可以复用不同类型的swap函数代码，函数模板的声明形式如下:
template function_declaration;template function_declaration;
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swap函数模板的声明和定义代码如下:
//method.htemplate void swap(T& t1, T& t2);#include "method.cpp"
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//method.cpptemplate void swap(T& t1, T& t2) { T tmpT; tmpT = t1; t1 = t2; t2 = tmpT;}
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上述是模板的声明和定义了，那模板如何实例化呢，模板的实例化是编译器做的事情，与程序员无关，那么上述模板如何使用呢，代码如下:
//main.cpp#include #include "method.h"int main() { //模板方法 int num1 = 1, num2 = 2; swap(num1, num2); printf("num1:%d, num2:%d", num1, num2); return 0;}
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这里使用swap函数，必须包含swap的定义，否则编译会出错，这个和一般的函数使用不一样。所以必须在method.h文件的最后一行加入#include “method.cpp”。
类模板
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考虑我们写一个简单的栈的类，这个栈可以支持int类型，long类型，string类型等等，不利用类模板，我们就要写三个以上的stack类，其中代码基本一样，通过类模板，我们可以定义一个简单的栈模板，再根据需要实例化为int栈，long栈，string栈。
//statck.htemplate class Stack { public: Stack(); ~Stack(); void push(T t); T pop(); bool isEmpty(); private: T *m_pT; int m_maxSize; int m_size;};#include "stack.cpp"
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//stack.cpptemplate Stack::Stack(){ m_maxSize = 100; m_size = 0; m_pT = new T[m_maxSize];}template Stack::~Stack() { delete [] m_pT ;} template void Stack::push(T t) { m_size++; m_pT[m_size - 1] = t; }template T Stack::pop() { T t = m_pT[m_size - 1]; m_size--; return t;}template bool Stack::isEmpty() { return m_size == 0;}
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上述定义了一个类模板–栈，这个栈很简单，只是为了说明类模板如何使用而已，最多只能支持100个元素入栈，使用示例如下:
//main.cpp#include #include "stack.h"int main() { Stack intStack; intStack.push(1); intStack.push(2); intStack.push(3); while (!intStack.isEmpty()) { printf("num:%d", intStack.pop()); } return 0;}
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模板参数
模板可以有类型参数，也可以有常规的类型参数int，也可以有默认模板参数，例如
template class Stack{...}
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上述类模板的栈有一个限制，就是最多只能支持100个元素，我们可以使用模板参数配置这个栈的最大元素数,如果不配置，就设置默认最大值为100，代码如下:
//statck.htemplate class Stack { public: Stack(); ~Stack(); void push(T t); T pop(); bool isEmpty(); private: T *m_pT; int m_maxSize; int m_size;};#include "stack.cpp"
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//stack.cpptemplate Stack::Stack(){ m_maxSize = maxsize; m_size = 0; m_pT = new T[m_maxSize];}template Stack::~Stack() { delete [] m_pT ;} template void Stack::push(T t) { m_size++; m_pT[m_size - 1] = t; }template T Stack::pop() { T t = m_pT[m_size - 1]; m_size--; return t;}template bool Stack::isEmpty() { return m_size == 0;}
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使用示例如下:
//main.cpp#include #include "stack.h"int main() { int maxsize = 1024; Stack intStack; for (int i = 0; i 模板专门化
当我们要定义模板的不同实现，我们可以使用模板的专门化。例如我们定义的stack类模板，如果是char*类型的栈，我们希望可以复制char的所有数据到stack类中，因为只是保存char指针，char指针指向的内存有可能会失效，stack弹出的堆栈元素char指针，指向的内存可能已经无效了。还有我们定义的swap函数模板，在vector或者list等容器类型时，如果容器保存的对象很大，会占用大量内存，性能下降，因为要产生一个临时的大对象保存a，这些都需要模板的专门化才能解决。
函数模板专门化
假设我们swap函数要处理一个情况，我们有两个很多元素的vector,在使用原来的swap函数，执行tmpT = t1要拷贝t1的全部元素，占用大量内存，造成性能下降，于是我们系统通过vector.swap函数解决这个问题,代码如下:
//method.htemplate void swap(T& t1, T& t2);#include "method.cpp"
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#include using namespace std;template void swap(T& t1, T& t2) { T tmpT; tmpT = t1; t1 = t2; t2 = tmpT;}template void swap(std::vector& t1, std::vector& t2) { t1.swap(t2);}
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template前缀表示这是一个专门化,描述时不用模板参数，使用示例如下:
//main.cpp#include #include #include #include "method.h"int main() { using namespace std; //模板方法 string str1 = "1", str2 = "2"; swap(str1, str2); printf("str1:%s, str2:%s", str1.c_str(), str2.c_str()); vector v1, v2; v1.push_back(1); v2.push_back(2); swap(v1, v2); for (int i = 0; i vector的swap代码还是比较局限，如果要用模板专门化解决所有vector的swap，该如何做呢，只需要把下面代码
template void swap(std::vector& t1, std::vector& t2) { t1.swap(t2);}
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改为
template void swap(std::vector& t1, std::vector& t2) { t1.swap(t2);}
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就可以了，其他代码不变。
类模板专门化
请看下面compare代码:
//compare.htemplate class compare { public: bool equal(T t1, T t2) { return t1 == t2; }};
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#include #include "compare.h" int main() { using namespace std; char str1[] = "Hello"; char str2[] = "Hello"; compare c1; compare c2; cout 在比较两个整数，compare的equal方法是正确的，但是compare的模板参数是char*时，这个模板就不能工作了，于是修改如下:
//compare.h#include template class compare { public: bool equal(T t1, T t2) { return t1 == t2; }}; templateclass compare {public: bool equal(char* t1, char* t2) { return strcmp(t1, t2) == 0; }};
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main.cpp文件不变，此代码可以正常工作。
模板类型转换
还记得我们自定义的Stack模板吗，在我们的程序中，假设我们定义了Shape和Circle类，代码如下:
//shape.hclass Shape {};class Circle : public Shape {};
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然后我们希望可以这么使用:
//main.cpp#include #include "stack.h"#include "shape.h"int main() { Stack pcircleStack; Stack pshapeStack; pcircleStack.push(new Circle); pshapeStack = pcircleStack; return 0;}
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这里是无法编译的，因为Stack不是Stack的父类，然而我们却希望代码可以这么工作，那我们就要定义转换运算符了，Stack代码如下:
//statck.htemplate class Stack { public: Stack(); ~Stack(); void push(T t); T pop(); bool isEmpty(); template operator Stack(); private: T *m_pT; int m_maxSize; int m_size;};#include "stack.cpp"
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template Stack::Stack(){ m_maxSize = 100; m_size = 0; m_pT = new T[m_maxSize];}template Stack::~Stack() { delete [] m_pT ;} template void Stack::push(T t) { m_size++; m_pT[m_size - 1] = t; }template T Stack::pop() { T t = m_pT[m_size - 1]; m_size--; return t;}template bool Stack::isEmpty() { return m_size == 0;}template template Stack::operator Stack() { Stack StackT2; for (int i = 0; i //main.cpp#include #include "stack.h"#include "shape.h"int main() { Stack pcircleStack; Stack pshapeStack; pcircleStack.push(new Circle); pshapeStack = pcircleStack; return 0;}
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这样，Stack或者Stack就可以自动转换为Stack或者Stack,如果转换的类型是Stack到Stack，编译器会报错。
其他
一个类没有模板参数，但是成员函数有模板参数，是可行的，代码如下:
class Util { public: template bool equal(T t1, T t2) { return t1 == t2; }};int main() { Util util; int a = 1, b = 2; util.equal(1, 2); return 0;}
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甚至可以把Util的equal声明为static,代码如下:
class Util { public: template static bool equal(T t1, T t2) { return t1 == t2; }};int main() { int a = 1, b = 2; Util::equal(1, 2); return 0;}
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