templates（模板）

templates採通用格式的方法，在C++語言中可大量減少撰寫重複的程式碼，分為兩種形式：

• function templates
• class templates

Function Templates

類似於overload functions；

• overload functions用於相似或是相同的情況
• function templates則用於完全相同而只有資料型態差異的情況下

definition（出現在該function前面）：

• template< typename T >
• template< class ElementType >

在<>符號中間的為template parameters，超過一個用逗號分開，型態有class或typename。

#include <iostream>
using namespace std;

// function template
template< typename T>
void printArray(const T * const array, int size){
 for(int i=0 ; i<size ; i++){
  cout << array[i] << " ";
 }
 cout << endl;
}

int main(){

 int a[4] = {1,2,4,3};
 char b[3] = {'b', 'c', 'a'};
 double c[5] = {1.23, 12.3, 0.12, 1.233, 0.11};

 printArray(a, 4);
 printArray(b, 3);
 printArray(c, 5);

 return 0;
}

範例中，當int a[]傳進來的時候T就會變成int，char進來則是char，以此類推。

"The compiler uses its overload resolution capabilities to find a definition of function printArray the best matched the function call."
compiler使用類似於overload的解法處理printArray中的T，會自動找尋最合適的function call。
如此可以避免寫重複的程式碼，產生一些「通用」的function。

注意：

• 若是自訂的資料型態，要記得有沒有先overload該型態的operators(for example, ==, >=, ...)
• 同一個template definition裡頭names of template parameters不能重複；不同template definition則可以重複
• template的處理在compile time

Class Templates

另一種template為class templates，加在class definition的前面：欲達到的效果和function templates一樣，希望可以產生一個「通用」的方式，避免撰寫重複的程式碼。

Stack.h

#include <iostream>

using namespace std;

template<typename T>
class Stack{
 public:
  Stack(int = 10); // default constructor
  ~Stack(){ // destructor
   delete [] stackPtr;
  }
  bool push(const T &);
  bool pop(T &);

  bool isEmpty() const{
   return top == - 1;
  }
  bool isFull() const{
   return top == size - 1;
  }

 private:
  int size;
  int top;
  T *stackPtr;
};

template<typename T>
Stack< T >::Stack(int s):
 size(s>0 ? s : 10),
 top(-1),
 stackPtr( new T[size] ){
}

template<typename T>
bool Stack< T >::push(const T &pushValue){
 if(!isFull()){
  stackPtr[++top] = pushValue;
  return true;
 }
 return false;
}

template<typename T>
bool Stack<T>::pop(T &popValue){
 if(!isEmpty()){
  popValue = stackPtr[top--];
  return true;
 }
 return false;
}

main.cpp

#include <iostream>
#include "Stack.h"
using namespace std;

int main(){

 /* int */
 Stack<int> intStack(5);
 int intValue = 1;

 // push
 while(intStack.push(intValue)){
  cout << intValue << " ";
  intValue += 2;
 }
 cout << endl;

 // pop
 while(intStack.pop(intValue)){
  cout << intValue << " ";
 }
 cout << endl;


 /* double */
 Stack<double> doubleStack(6);
 double doubleValue = 1.0;

 // push
 while(doubleStack.push(doubleValue)){
  cout << doubleValue << " ";
  doubleValue *= 1.1;
 }
 cout << endl;

 // pop
 while(doubleStack.pop(doubleValue)){
  cout << doubleValue << " ";
 }
 cout << endl;

 return 0;
}

另外，兩件事情值得一提：

其一，non-type template parameters，我們可以透過以下的方式使用template parameters達到一般argument的效果，其中template definition：

template<typename T, int elements>

使用：

Stack<int, 13> helloStack;

T對應到int，elements對應到13

其二，default type，當使用時沒有給予資料型態時賦予，則預設資料型態，用以下方法定義：

template<typename T = int>

當我們這麼使用時，T會變成預設的int:

Stack<> scores;