模板小结与章测验

模板使我们能够使用占位类型编写函数或类，从而利用不同实际类型“拓印”出同一函数或类的相同实例。被实例化后的函数或类称为函数实例或类实例。

所有模板函数或模板类都必须以模板形参声明开头，以告知编译器随后的函数或类是模板。在模板形参声明中，可以指定模板类型形参或表达式形参。模板类型形参只是占位类型，通常命名为 T、T1、T2 或其他单字母名称（如 S）。表达式形参多为整型，但也可以是指针或引用（指向函数、类对象或成员函数）。

模板类的定义与成员函数定义不能像普通类那样拆分——不能把类定义放在头文件而把成员函数定义放进 .cpp 文件。通常最佳做法是把所有内容放在同一个头文件中，成员函数定义紧跟在类定义之后。

模板特化用于在特定类型上覆盖模板函数或模板类的默认行为。若对所有类型都进行覆盖，称为完全特化。类还支持部分特化，即只对部分模板参数进行特化；函数模板则不能部分特化。

C++ 标准库中的许多类都使用模板，例如 std::array 与 std::vector。模板常用于实现容器类，以便“一次编写，通用于所有合适类型”。

测验

题 1

有时我们需要定义成对出现的数据。请编写一个名为 Pair1 的模板类，允许用户指定一个模板类型用于两个成员。下列程序应能正常运行：

int main()
{
    Pair1<int> p1 { 5, 8 };
    std::cout << "Pair: " << p1.first() << ' ' << p1.second() << '\n';

    const Pair1<double> p2 { 2.3, 4.5 };
    std::cout << "Pair: " << p2.first() << ' ' << p2.second() << '\n';

    return 0;
}

并输出：

Pair: 5 8
Pair: 2.3 4.5

题 2

编写一个名为 Pair 的类，允许用户为两个成员分别指定不同类型。 （注意：之所以换名，是因为 C++ 目前不允许仅因模板参数个数或类型不同就对同名类进行“重载”。）

下列程序应能正常运行：

int main()
{
    Pair<int, double> p1 { 5, 6.7 };
    std::cout << "Pair: " << p1.first() << ' ' << p1.second() << '\n';

    const Pair<double, int> p2 { 2.3, 4 };
    std::cout << "Pair: " << p2.first() << ' ' << p2.second() << '\n';

    return 0;
}

并输出：

Pair: 5 6.7
Pair: 2.3 4

提示：若要使用两种不同类型，只需在模板形参声明中用逗号分隔即可。参见在课程《带多个模板类型的函数模板》中。

题 3

字符串-值对是一种特殊配对：第一个成员固定为字符串类型，第二个成员可为任意类型。请编写模板类 StringValuePair，它继承自部分特化的 Pair 类（第一个类型固定为 std::string，第二个类型由用户指定）。

下列程序应能正常运行：

int main()
{
    StringValuePair<int> svp { "Hello", 5 };
    std::cout << "Pair: " << svp.first() << ' ' << svp.second() << '\n';

    return 0;
}

并输出：

Pair: Hello 5

提示：在 StringValuePair 的构造函数中调用 Pair 构造函数时，别忘了在 Pair 类名后带上模板实参。