C++ 泛型编程(四) 类模板

前文回顾：
C++ 泛型编程(一) 基本概念
C++ 泛型编程(二) 函数模版
C++ 泛型编程(三) 模版实参推断

类模版

1. 定义

   ①．定义

   类模版是用来生成类的蓝图的。类似函数模版的定义，类模板以关键字 template 开始，后跟尖括号包围的模版参数列表，用关键字 typename 来定义模版参数类型。

   template <typename T>
   class A
   {
       A();//   
   };
   

   ②．类模版实例化

   不同于函数模版，编译器无法为类模版推断实参类型，使用时必须显式指定模版类型。一个类模版的每一个实例都是一个独立的类，互相之间没有任何关系。

   template <typename T>
   class A
   {
       A();//   
   };
   A<int> a1;
   A<string> a2;
   

2. 成员函数

   ①．成员函数定义

   类模版的每个实例都有自己版本的成员函数，因此类模版的成员函数具有和模板相同的模版参数；在类外定义成员函数必须以 template 开始。

   template <typename T>
   class A
   {
       A();//
       void f1(string & s)//类内定义成员函数
       {
           cout << s << endl;
       }
       void f2( int i);
   };
   //类外定义成员函数
   template <typename T>//模版声明
   void A<t>::f2( int i)//指明类型作用域
   {
       cout << i << endl;
   }
   

   ②．类模板头文件

   为了生成一个实例化版本，编译器需要掌握类模版成员函数的定义，因此类模版以及其成员函数都必须在头文件中进行定义。

   ③．成员函数实例化

   对于一个实例化了的类，其成员函数只有在程序用到它时才会被实例化。

   string temp = "hello";
   A<int> a1;//类实例化
   a1.f1(s);//实例化一个成员函数
   

3. 类模版与友元

   当一个类包含一个友元声明时，类与友元各种是否是模版是互相无关的。如果一个类模版包含一个非模版友元，则友元可以访问所有类模版实例；如果友元自身是模版，类可以授权给所有友元模版实例，也可以只授权给特定实例。

1. 默认模版实参

   同函数模版可以定义默认模版实参，类模版也可以为模版参数提供默认实参。类模版的默认实参需要遵循从右向左的规则进行指定。当希望使用默认实参时，在模版名后加空尖括号对即可。

   template <typename T1,typename T2 = int> // T2 默认为 int
   class P
   {
   public:
   	P(T1 m_name, T2 m_age) :name(m_name), age(m_age) {};
   private:
   	T1 name;
   	T2 age;
   };
   P<string> p("张三", 12);// T2 使用默认实参
   

2. 成员模版

   一个类可以包含本身是模版的成员函数，这种函数称为成员模版；类本身可以是普通的类，也可以是类模版；成员模版不能是虚函数。

1. 显式实例化类模版

   同模版函数的显示实例化定义，类也可以用 extern 来声明一个外部的模版定义，即承诺在其他位置有该实例的一个定义；类模版的实例化定义会实例化类的所有成员。

   extern template class P<string,int>;//承诺在其他位置进行了实例化定义
   P<string,int>("张三",12);
   
   #include "test.h"
   //必须为其他位置声明为 extern 的类型提供一个非 extern 定义
   template class P<string,int>;//实例化定义