类模板的定义和使用

    上次我们已经讲述了使用类模板的好处，今天我们来讲解一下如何定义和使用类模板？

    类模板的定义和类的定义很相似，唯一不同的地方是类模板需要使用template关键字来引出类模板需要使用的抽象类型。

    类模板定义的语法大致如下：

    template<模板参数类型列表>

    class 模板类名

    {

        ...

    };

    为了方便大家的理解，我们通过实际的例子来讲解。

例1 定义和使用栈类模板

MyStack.hpp的内容：   

#ifndef _MYSTACK_HPP_
#define _MYSTACK_HPP_

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T> class CMyStack;
template<typename T>
class CNode
{
public:
	CNode(T v) :m_Data(v), m_pNext(NULL){};
protected:
	T m_Data;
	CNode * m_pNext;
	friend class CMyStack<T>;
};

template<typename T>
class CMyStack
{
public:
	CMyStack():m_pFirst(NULL){};
	~CMyStack()
	{
		CNode<T> * pTemp = m_pFirst;
		while (pTemp)
		{
			m_pFirst = m_pFirst->m_pNext;
			delete pTemp;
			pTemp = m_pFirst;
		}
	}
	bool Push(T node);
	T Top() throw (std::runtime_error);
	void Pop();
	bool IsEmpty();
	void Print();
protected:
	CNode<T> * m_pFirst;
};

template<typename T>
bool CMyStack<T>::Push(T Node)
{ 
	CNode<T> * pNewNode = new CNode<T>(Node);
	if (!pNewNode)
	{
		return false;
	}
	pNewNode->m_pNext = m_pFirst;
	m_pFirst = pNewNode;
	return true;
}

template<typename T>
T CMyStack<T>::Top() throw (std::runtime_error)
{
	if (!m_pFirst)
	{
		throw std::runtime_error("stack is empty.");
	}
	return m_pFirst->m_Data;
}

template<typename T>
void CMyStack<T>::Pop()
{
	T val;
	CNode<T> * pTempNode = m_pFirst;
	if (!m_pFirst)
	{
		return;
	}
	m_pFirst = m_pFirst->m_pNext;
	delete pTempNode;
	pTempNode = NULL;
	return;
}

template<typename T>
bool CMyStack<T>::IsEmpty()
{
	if (!m_pFirst)
	{
		return true;
	}
	return false;
}

template<typename T>
void CMyStack<T>::Print()
{
	CNode<T> * pTempNode = m_pFirst;
	while (pTempNode)
	{
		cout << pTempNode->m_Data << "	";
		pTempNode = pTempNode->m_pNext;
	}
	cout << endl;
}
#endif

main.cpp的内容：

#include "MyStack.hpp"
void main()
{
	CMyStack<int> IntStack;
	CMyStack<float> FloatStack;

	IntStack.Push(1);
	IntStack.Push(2);
	IntStack.Push(3);
	IntStack.Push(4);
	IntStack.Push(5);
	cout << "整型栈:" << endl;
	IntStack.Print();
	while (!IntStack.IsEmpty())
	{
		cout << "栈顶" << IntStack.Top() << endl;
		cout << "出栈" << endl;
		IntStack.Pop();
	}
	FloatStack.Push(1.1);
	FloatStack.Push(2.2);
	FloatStack.Push(3.3);
	FloatStack.Push(4.4);
	FloatStack.Push(5.5);
	cout << "浮点栈:" << endl;
	FloatStack.Print();
	while (!FloatStack.IsEmpty())
	{
		cout << "栈顶" << FloatStack.Top() << endl;
		cout << "出栈" << endl;
		FloatStack.Pop();
	}

	system("pause");
}

运行效果如图1所示：

图1 栈类模板的运行效果

    在例1中，MyStack.hpp定义了一个栈类模板CMyStack，main.cpp使用了栈类模板CMyStack。栈类模板的定义首先以template开头，后追加一对尖括号，尖括号中输入模板参数，之后模板的定义和类的定义基本一致。另外还需要强调的一点是，如果将模板类中的成员函数放在模板类之外定义，需要在函数定义之前写上template，后追加一对尖括号，尖括号中输入模板参数，同时模板类名后也要追加一对尖括号，尖括号中输入模板参数。

    在例1中，main.cpp通过模板类名，后追加一对尖括号，尖括号中输入类模板实参，之后模板类对象的使用方式和普通类对象的使用方式一致。

    小结

    今天，我们主要讲述了如何定义一个类模板以及如何使用类模板。希望大家回去实践一下，加深体会。