[導(dǎo)讀] 最近使用C++做些編程，把日常遇到的些比較重要的概念總結(jié)分享一下。本文來分享一下模板類的原理，以及為什么需要模板類，使用時的基本要點。

為什么需要模板

比如需要設(shè)計一個描述點的類，大致很快可以寫成這樣：

classPoint_F
{
public:
/*默認(rèn)傳入?yún)?shù)為0，0*/
Point_F(floatx0=0,floaty0=0)
:x(x0),y(y0)/*初始化列表*/
{}

/*用const修飾函數(shù)，表示函數(shù)不會修改成員數(shù)據(jù)*/
floatget_x()const{returnx;}
floatget_y()const{returny;}

private:
/*一般會將數(shù)據(jù)放在私有區(qū)，以對外隱藏*/
floatx;
floaty;
};

可問題是，在有的場合這點的坐標(biāo)系有可能不需要浮點，比如界面設(shè)計中點往往是整型表示即可，那此時就需要再設(shè)計一個整型成員類：

classPoint_I
{
public:
/*默認(rèn)傳入?yún)?shù)為0，0*/
Point_f(intx0=0,inty0=0)
:x(x0),y(y0)/*初始化列表*/
{}

/*用const修飾函數(shù)，表示函數(shù)不會修改成員數(shù)據(jù)*/
intget_x()const{returnx;}
intget_y()const{returny;}

private:
/*一般會將數(shù)據(jù)放在私有區(qū)，以對外隱藏*/
intx;
inty;
};

可是在應(yīng)用代碼中，往往發(fā)現(xiàn)對于不同數(shù)據(jù)成員的應(yīng)用操作確實基本類似，而且應(yīng)用代碼往往這兩種（甚至更多成員數(shù)據(jù)類型）都可能會同時用到，僅僅因為數(shù)據(jù)類型就需要笨笨的將原代碼在改寫一下，在現(xiàn)代高級語言中，這顯然就比較機(jī)械了。

C++中有沒有可能將不同成員數(shù)據(jù)類型但是其頂層邏輯相同的對象，設(shè)計為一個類呢？就比如：

C++模板編程正是為了解決這樣的需求而設(shè)計的機(jī)制。該機(jī)制允許函數(shù)或類使用泛型類型(generic type)進(jìn)行操作。從而，函數(shù)或類就可以處理許多不同的數(shù)據(jù)類型，而無需為每種數(shù)據(jù)類型重寫相應(yīng)的類或者函數(shù)。

怎么實現(xiàn)的呢？

這里又可以大致分這樣三種情況：

函數(shù)模板(Function templates)

類模板(Class templates)

**成員模板(Member templates) **

函數(shù)模板

函數(shù)模板其基本語法范式為：

templatefunction_declaration;
templatefunction_declaration;

template 為模板關(guān)鍵字

、 定義函數(shù)參數(shù)泛型類型或函數(shù)體類變量泛型類型

比如：

#include
usingnamespacestd;

template
Tmax(Ta,Tb)
{
returna>b?a:b;
}

又或者寫成如下形式：

#include
usingnamespacestd;

template
Tmax(Ta,Tb)
{
returna>b?a:b;
}

那么或許有的朋友會任務(wù)關(guān)鍵字class就意味著自定義類，而typename則是基本數(shù)據(jù)類型，比如int,float等，這樣理解其實是不對的，從C++編譯器的角度template 與template 其語義是一樣的，都是泛型，用戶在使用這個模板函數(shù)的時候，所傳入的參數(shù)都既可以是基本數(shù)據(jù)類型，也可以是類名。

對于上面的代碼，或許初使用的朋友還會問，是不是可以隨便傳入類，這有可能編譯不過。為什么呢？你傳入的類需要支持>操作符，如果對于某個類你想使用該函數(shù)，而本身不支持>操作符，則需要實現(xiàn)>操作符。

類模板

與函數(shù)模板類似，類內(nèi)部成員數(shù)據(jù)或者函數(shù)的參數(shù)或變量會使用，模板關(guān)鍵字定義的泛型名。比如：

template
classPoint_T
{
public:
Point_T(Tx0=0,Ty0=0)
:x(x0),y(y0)
{}
Tget_x()const{returnx;}
Tget_y()const{returny;}

private:
Tx;
Ty;
};

這小段代碼就回答了之前提出的問題，可以支持不同數(shù)據(jù)類型的點。

intmain()
{
Point_Tp1(1,2);
Point_Tp2(1.1f,2.2f);
cout<

	

	以上述簡單例子看，分別構(gòu)造了整型點p1,以及浮點型點p2，那么究竟怎么做到的呢？為了理解得更清楚，這里將其關(guān)鍵匯編代碼段拷貝下來簡要看看：

	
Point_T   p1(1, 2);
000C1D6C  push        2  
000C1D6E  push        1  
000C1D70  lea         ecx,[p1]  
000C1D73  call        Point_T::Point_T (0C11D1h)  
Point_T p2(1.1f, 2.2f);
000C1D78  push        ecx  
000C1D79  movss       xmm0,dword ptr [__real@400ccccd (0C7B34h)]  
000C1D81  movss       dword ptr [esp],xmm0  
000C1D86  push        ecx  
000C1D87  movss       xmm0,dword ptr [__real@3f8ccccd (0C7B30h)]  
000C1D8F  movss       dword ptr [esp],xmm0  
000C1D94  lea         ecx,[p2]  
000C1D97  call        Point_T::Point_T (0C1064h)


	

	可見編譯器對不同類型參數(shù)實際上做了相應(yīng)解析，相當(dāng)于根據(jù)用戶程序傳入的參數(shù)編譯出相應(yīng)的多份代碼。所以可以簡單理解成編譯器根據(jù)不同泛型實際參數(shù)類型生成了相應(yīng)的處理代碼。而前面所說的模板函數(shù)其原理也基本類似。

	總結(jié)一下

	通過些簡單例子，梳理一下模板函數(shù)以及模板類的基本概念以及原理，理解了這兩個概念，就比較容易理解成員模板。所謂泛型模板編程，其本質(zhì)是編譯器針對不同參數(shù)類型解析解析生成相應(yīng)的處理代碼。學(xué)會使用模板泛型編程你會發(fā)現(xiàn)你會少寫很多代碼，代碼看起來會比較優(yōu)雅，而其實操作起來也沒有想象中那么難。

	原文標(biāo)題：什么是函數(shù)模板、類模板？怎么做到的？

	文章出處：【微信公眾號：FPGA之家】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

	   審核編輯：彭靜