template<class T>

class Array{

　　//...

};

T就是類(lèi)參數(shù)，T前面的關(guān)鍵字是class或typename。

類(lèi)參數(shù)是個(gè)符號(hào)，代表通過(guò)關(guān)鍵字class或typename將要被某個(gè)確定類(lèi)型代替的類(lèi)型

template和<之間可以有一個(gè)空格，但是通常不要有

我們將Array<double>和Array<char>稱(chēng)為模板類(lèi)Array<T>的模板實(shí)例

不可能存在一個(gè)類(lèi)型為Array或Array<T>的對(duì)象，但我們可以定義類(lèi)型為Array<int>的對(duì)象。也就是說(shuō)，一個(gè)對(duì)象不能屬于像Array這樣的模板類(lèi)，但可以屬于Array<char>

這樣的模板類(lèi)實(shí)例

用內(nèi)建或自定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型都可以創(chuàng)建模板實(shí)例

模板類(lèi)可以作為一種數(shù)據(jù)類(lèi)型出現(xiàn)在參數(shù)列表中

template<class T>

ostream & operator<<(ostream& os,const Array<T>& ar) {

　　for(int i = 0 ;i < ar.get_size() ; i ++)

　　　　　os << ar[i] << endl;

　　return os;

}

模板類(lèi)必須至少有一個(gè)類(lèi)參數(shù)，當(dāng)然可以有多個(gè)類(lèi)參數(shù)。模板類(lèi)還可以有非類(lèi)參數(shù)的參數(shù)。一般稱(chēng)之為函數(shù)類(lèi)型參數(shù)（無(wú)類(lèi)型模板參數(shù)），一個(gè)模板類(lèi)可以有多個(gè)函數(shù)類(lèi)型參數(shù)，這些參數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型可以使內(nèi)建類(lèi)型或自定義類(lèi)型參數(shù)

template<class T,int x,int y>

class Sample {

};

用具體的數(shù)據(jù)類(lèi)型代替模板頭中的類(lèi)參數(shù)，并用具體的數(shù)值代替模板頭中的函數(shù)類(lèi)型參數(shù)，就可以實(shí)例化一個(gè)模板類(lèi)，所以模板類(lèi)有時(shí)稱(chēng)為參數(shù)化的類(lèi)

模板類(lèi)中的成員函數(shù)可以以?xún)?nèi)聯(lián)函數(shù)的形式定義

模板類(lèi)中的函數(shù)類(lèi)型參數(shù)是類(lèi)參數(shù)中除了class或typename定義的類(lèi)型

例子：

頭文件stack.h:

#include <iostream>
#include <string>
#include <cassert>
using namespace std;

template<class T>
class Stack {
public:
　　enum {DefaultStack=50,EmptyStack=-1};
　　Stack();
　　Stack(int);
　　~Stack();
　　void push(const T&);
　　T pop();
　　T topNoPop() const;
　　bool empty() const;
　　bool full() const;
private:
　　T *elements;
　　int top;
　　int size;
　　void allocate() {
　　　　elements = new T[size];
　　　　top = EmptyStack;
　　}
　　void msg(const char *m) const {
　　　　cout << "*** " << m << " ***" << endl;
　　}
　　friend ostream& operator<<(ostream&,const Stack<T> &);
};

template<class T>
Stack<T>::Stack() {
　　size = DefaultStack;
　　allocate();
}

template<class T>
Stack<T>::Stack(int s) {
　　if(s < 0)
　　　　s *= -1;
　　else if( 0 == s)
　　　　s = DefaultStack;
　　size = s;
　　allocate();
}

template<class T>
Stack<T>::~Stack() {
　　delete[] elements;
}

template<class T>
void Stack<T>::push(const T& e) {
　　assert(!full());
　　if(!full())
　　　　elements[++top] = e;
　　else
　　　　msg("Stack full!");
}

template<class T>
T Stack<T>::pop() {
　　assert(!empty());
　　if(!empty())
　　　　return elements[top --];
　　else {
　　　　msg("Stack empty!");
　　　　T dummy_value = 0;
　　　　return dummy_value;
　　}
}

template<class T>
T Stack<T>::topNoPop() const {
　　assert(top > EmptyStack);
　　if(!empty())
　　　　return elements[top];
　　else {
　　　　msg("Stack empty!");
　　　　T dummy_value = 0;
　　return dummy_value;
　　}
}

template<class T>
bool Stack<T>::empty() const {
　　return top <= EmptyStack;
}

template<class T>
bool Stack<T>::full() const {
　　return top+1 >= size;
}

template<class T>
ostream& operator<<(ostream& os,const Stack<T> &s) {
　　s.msg("Stack conents:");
　　int t = s.top;
　　while(t > s.EmptyStack)
　　　　cout << s.elements[t--] << endl;
　　return os;
}

測(cè)試文件：

結(jié)果：

標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)（Standard Template Library）STL是標(biāo)準(zhǔn)C++庫(kù)的一部分。STL的模板類(lèi)為C++提供了完善的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

容器、算法、和迭代器是STL的三個(gè)基本組成部分。

一個(gè)STL容器是對(duì)象的集合。

STL包括vector、stack、queue、deque、list、set和map等

STL算法是對(duì)容器進(jìn)行處理的函數(shù)，例如：copy、sort、search、merge和permute等

STL迭代器是一訪問(wèn)器中的一種機(jī)制，一次訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象

STL的迭代器可分為 正向、反向、雙向和隨機(jī)遍歷

和C++數(shù)組不同，STL容器的大小自動(dòng)變化。

STL基本容器可以分兩組：序列式容器和關(guān)聯(lián)式容器

例子：vector容器

vector支持兩端插入，并提供begin和end成員函數(shù)，分別用來(lái)訪問(wèn)頭部和尾部元素。兩個(gè)函數(shù)都返回一個(gè)可隨機(jī)訪問(wèn)的迭代器

begin：

如果容器不為空，指向容器的第一個(gè)元素

如果容器為空，指向容器尾部之后的位置

end：

僅指向容器尾部之后的位置

vector和deque的區(qū)別主要在于他們的底層實(shí)現(xiàn)不同，特別是插入和刪除操作的實(shí)現(xiàn)機(jī)制不同。

對(duì)于vector來(lái)說(shuō)，不管其大小時(shí)多少，在頭部插入的效率總是比在尾部插入的效率低。在尾部插入將耗費(fèi)固定的時(shí)間。在頭部插入時(shí)，耗時(shí)與vector大小乘正比。

deque與vector不同，不管插入還是刪除操作，也不管這些操作是頭部還是在尾部進(jìn)行，算法效率是固定的

例子：list容器

list有兩種迭代器：

list<type>::iterator

list<type>::const_iterator

type是我們要定義的類(lèi)型

vector、deque和list

三者都是STL的基本序列式容器：都有insert和erase成員函數(shù)

vector和deque都重載了[]而list沒(méi)有，因此我們用list時(shí)要使用迭代器

另外效率上也有差別：

STL的關(guān)聯(lián)式容器：set和map

set是一種集合，其中包含0個(gè)或多個(gè)不重復(fù)的和不排序的元素，這些元素被稱(chēng)為鍵值

例子：（set）

set重載了而多個(gè)insert成員函數(shù)，我們既可以向vector那樣采用指定插入位置，也可以不指定

s.insert(s.begin(),66);

s.insert(s.end(),99);

s.insert(33);

不論采用哪種重載方式，insert均能保證在set中不含重復(fù)的鍵

find是set中另一個(gè)常用的函數(shù)用來(lái)查看set中是否包含某個(gè)指定的鍵值，如果存在返回指向該鍵的迭代器，否則返回end成員函數(shù)的值

例子：（map）

map也定義了insert函數(shù)，map還重載了[]操作符

容器適配器是基本容器的衍生物，并利用基本容器來(lái)實(shí)現(xiàn)其特定功能。

容器適配器有三種：stack，queue和priority_queue

stack適配器用于創(chuàng)建LIFO列表。queue適配器用于創(chuàng)建FIFO列表

priority_queue用于創(chuàng)建帶優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列，其元素以某種優(yōu)先順序進(jìn)行刪除

例子：（stack）

默認(rèn)情況下STL stack衍生自deque因此

stack<char> s;

等價(jià)于

stack<char, deque<char> > s;

如果需要讓stack從vector衍生，可采用如下定義方式：

stack<char , vector<char> > s;

stack中的

top函數(shù)返回棧頂元素

pop函數(shù)刪除棧頂元素

兩個(gè)通常配對(duì)使用top一個(gè)元素判斷后，再pop

例子：（queue）

和stack相同，默認(rèn)情況下，queue衍生自deque。

queue也有push和pop成員函數(shù)

同時(shí)提供了front成員函數(shù)，用來(lái)訪問(wèn)queue頭元素

例子： (priority_queue)

在默認(rèn)情況下，priority_queue衍生自vector

優(yōu)先隊(duì)列是指該隊(duì)列以某種優(yōu)先級(jí)順序刪除隊(duì)列中的元素。例如，一個(gè)整數(shù)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列可能以降序方式來(lái)刪除元素。這樣就保證了在刪除元素的過(guò)程中保持隊(duì)列元素的優(yōu)先級(jí)順序

priority_queue使用我們熟悉的push和pop成員函數(shù)來(lái)插入和刪除。top返回不刪除

我們熟悉的string類(lèi)以及bitset類(lèi)也可以做STL容器來(lái)使用：

例子：（bitset）

bitset是二進(jìn)制序列。bitset并不是數(shù)學(xué)意義上的集合，因?yàn)樗梢园貜?fù)的數(shù)字（畢竟只有0和1）

由于bitset默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)將所有的位都清0，

但是可以用轉(zhuǎn)型構(gòu)造函數(shù)初始一個(gè)bitset的值 bitset(unsigned long n);

bitset<8> bs(9) 就創(chuàng)建一個(gè)00001001的bitset

bitset可完成如下功能

1>將某個(gè)指定位設(shè)置為0或1

2>對(duì)某個(gè)位或所有位取反

3>測(cè)試某個(gè)位為0或1

4>進(jìn)行左移或右移操作

5>進(jìn)行與、或和異或等標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制操作

6>將bitset轉(zhuǎn)型為string或unsigned long類(lèi)型

#include <iostream>
#include <string>
#include <bitset>
using namespace std;
const featureCount = 9;
const unsigned Framed = 1;
const unsigned Bordered = 2;
const unsigned StdMenu = 4;
const unsigned ToolBar = 8;
const unsigned StatusBar= 16;

class Window {
public:
　　Window(const string &n,unsigned f) {
　　　　name = n;
　　　　features = bitset<featureCount>(f);
　　　　createWindow();
　　}
　　Window(const char *n ,unsigned f) {
　　　　name = n;
　　　　features = bitset<featureCount>(f);
　　　　createWindow();
　　}
private:
　　void createWindow() {
　　　　cout << "\n*** Windows feature for " << name
　　　　 << " given bit mask " << features << ":" << endl;
　　if(features[0])
　　　　cout << "\t" << "framed" << endl;
　　if(features[1])
　　　　cout << "\t" << "bordered" << endl;
　　if(features[2])
　　　　cout << "\t" << "with standard menu" << endl;
　　if(features[3])
　　　　cout << "\t" << "with tool bar" << endl;
　　if(features[4])
　　　　cout << "\t" << "with status bar" << endl;
　　}
　　string name;
　　bitset<featureCount> features;
};

int main() {
　　Window w1("w1",Framed | ToolBar | StatusBar);
　　Window w2("w2",ToolBar | Framed | StatusBar);
　　Window w3("w3",Framed | StdMenu | StatusBar | ToolBar | Bordered );
　　return 0;
}

結(jié)果：

STL有大量用來(lái)處理容器的算法。這些算法可以分為如下幾類(lèi)：排序和搜索、數(shù)值處理、集合運(yùn)算、復(fù)制等

STL算法是用模板函數(shù)實(shí)現(xiàn)的，如STL的reverse算法:

template<class BidirectionalIterator >

void reverse(BidirectionalIterator it1,BidirectionalIterator it2);

STL算法使用迭代器來(lái)變量容器，并在迭代過(guò)程中處理容器中的元素：

例子1：

例子2：

STL算法nth_element將序列中的中值元素(median elememt)放置到序列的中間位置。僅僅是找到并放到中間位置，不會(huì)對(duì)序列排序，結(jié)果我們可以看到

nth_element有三個(gè)參數(shù)，第一個(gè)迭代器標(biāo)志序列頭部，第二個(gè)要放置的位置，最后一個(gè)迭代器標(biāo)志序列的尾部

STL的copy算法三個(gè)參數(shù)，前兩個(gè)是迭代器的范圍，最后一個(gè)是輸出型迭代器：

輸出迭代器實(shí)例：ostream_iterator<char>

表達(dá)式ostream_iterator<char>(cout," ")調(diào)用帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)來(lái)創(chuàng)建迭代器，這個(gè)構(gòu)造函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)為輸出流，本來(lái)為cout，第二個(gè)參數(shù)是可選的，用來(lái)指定輸出到輸出流的各項(xiàng)之間的分隔符，本例為空格符

輸出迭代器例子：

STL除了上面的還有其他構(gòu)件：

函數(shù)對(duì)象(function object)、函數(shù)適配器(function adaptor) 和 STL alocator

函數(shù)對(duì)象是一個(gè)類(lèi)對(duì)象，它對(duì)函數(shù)調(diào)用操作符() 進(jìn)行重載，并且該重載函數(shù)是公有的。可用STL的函數(shù)對(duì)象來(lái)代替普通函數(shù)

上面的dump函數(shù)：

void dump(int i) { cout << i << endl;}

在該程序中將dump作為for_each第三個(gè)參數(shù)

for_each(v.begin(),v.end(),dump);

作為另一種實(shí)現(xiàn)方式，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)對(duì)象:

template<clasls T>

struct dumpIt {

　　void operator()(T arg) { cout << arg << endl; }

};

然后調(diào)用這個(gè)模板類(lèi)的int型實(shí)例的重載調(diào)用操作符

for_each(v.begin(),v.end(),dumpIt<int>());

由于在默認(rèn)的情況下結(jié)構(gòu)的成員是公有的，因此我們使用關(guān)鍵字struct來(lái)創(chuàng)建dumpIt類(lèi)。之所以將函數(shù)對(duì)象的函數(shù)調(diào)用操作符設(shè)計(jì)為公有的，是因?yàn)橐诤瘮?shù)對(duì)象的定義之外使用它

一個(gè)函數(shù)對(duì)象的開(kāi)銷(xiāo)比指針傳遞函數(shù)的開(kāi)銷(xiāo)小，所以函數(shù)對(duì)象通常比常規(guī)函數(shù)執(zhí)行速度更快

函數(shù)適配器是用來(lái)以現(xiàn)有函數(shù)對(duì)象創(chuàng)建新函數(shù)對(duì)象的構(gòu)件。因此函數(shù)適配器類(lèi)似于容器適配器。

有多種函數(shù)適配器，包括函數(shù)對(duì)象求反，在函數(shù)對(duì)象的重載函數(shù)調(diào)用操作符中綁定常數(shù)和參數(shù)，把函數(shù)指針轉(zhuǎn)換成函數(shù)對(duì)象，以及構(gòu)造現(xiàn)有函數(shù)對(duì)象之外的新函數(shù)對(duì)象

兩種內(nèi)建STL函數(shù)對(duì)象類(lèi)型為unary_function和binary_funciton

函數(shù)對(duì)象unary_function第一個(gè)模板參數(shù)是重載函數(shù)調(diào)用操作符的參數(shù)類(lèi)型此處為unsigned

第二個(gè)模板參數(shù)是操作符返回類(lèi)型，此處為bool

not1（1代表一元）

STL allocator是一個(gè)模板類(lèi)，用于內(nèi)存管理。

看一個(gè)大例子：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <deque>
#include <algorithm>
#include <string>
using namespace std;

const string inFile = "stockData.dat";
const string Unknown = "????";

class Stock {
public:
　　Stock() {
　　　　symbol = Unknown;
　　　　open = close = gainLoss = volume = 0;
　　}
　　Stock(const string &s,double o,double c,unsigned long v) {
　　　　symbol = s;
　　　　open = o;
　　　　close = c;
　　　　volume = v;
　　　　gainLoss = (close - open) / open;
　　}
　　const string & getSymbol() const {
　　　　return symbol;
　　}
　　double getOpen() const {
　　　　return open;
　　}
　　double getClose() const {
　　　　return close;
　　}
　　unsigned long getVolume() const {
　　　　return volume;
　　}
　　double getGainLoss() const {
　　　　return gainLoss;
　　}
private:
　　string symbol;
　　double open;
　　double close;
　　double gainLoss;
　　unsigned long volume;
};

struct winCmp {
　　　bool operator()(const Stock & s1,const Stock & s2) const {
　　　　　　　return s1.getGainLoss() > s2.getGainLoss();
　　　}
};

struct volCmp {
　　bool operator()(const Stock& s1, const Stock & s2) const {
　　　　return s1.getVolume() > s2.getVolume() ;
　　}
};

void output(bool volFlag,
　　　　　const string& name,
　　　　　const char * openLabel,double open,
　　　　　const char * closeLabel,double close,
　　　　　const char * gainLabel,double gain,
　　　　　const char * volLabel, unsigned long vol) {
　　　　　　　　　cout << "*** " << name << endl;
　　　　　　　　　if(volFlag)
　　　　　　　　　　　cout << '\t' << volLabel << vol << endl;
　　　　　　　　　cout << '\t' << gainLabel << gain << endl
　　　　　　　　　　　 << '\t' << openLabel << open << endl
　　　　　　　　　　　 << '\t' << closeLabel << close << endl;
　　　　　　　　　if(!volFlag)
　　　　　　　　　　　cout << '\t' << volLabel << vol << endl;

}

struct winPr {
　　void operator() (const Stock & s ) const {
　　　　output(false,
　　　　　　s.getSymbol(),
　　　　　　"Open Price: ",s.getOpen(),
　　　　　　"Closing Price: ",s.getClose(),
　　　　　　 "% Changed: ",s.getGainLoss() * 100,
　　　　　　 "Volume: ",s.getVolume() );
　　}
};

struct volPr {
　　void operator() (const Stock & s) const {
　　　　output( true,
　　　　　　s.getSymbol(),
　　　　　　"Opening Price: ",s.getOpen(),
　　　　　　"Closing Price: ",s.getClose(),
　　　　　　"% Changed: ",s.getGainLoss() * 100,
　　　　　　"Volume: ",s.getVolume() );
　　}
};

void herald(const char *);
void input(deque<Stock> &);

int main() {
　　deque<Stock> stocks;
　　input(stocks);

　　herald("Gainers in descending order: ");
　　sort(stocks.begin(),stocks.end(),winCmp());
　　for_each(stocks.begin(),stocks.end(),winPr());

　　herald("Loser in asceding order: ");
　　for_each(stocks.rbegin(),stocks.rend(),winPr());

　　herald("Volume in descending order: " );
　　sort(stocks.begin(),stocks.end(),volCmp());
　　for_each(stocks.begin(),stocks.end(),volPr());

　　return 0;
}

void input(deque<Stock> & d) {
　　string s ;
　　double o,c,v;
　　ifstream input(inFile.c_str());
　　while(input >> s >> o >> c>> v)
　　　　d.insert(d.end(),Stock(s,o,c,v));
　　input.close();
}

void herald(const char *s) {
　　cout << endl << "******* " << s <<endl;
}

結(jié)果：

完整結(jié)果文件輸出：

******* Gainers in descending order:
*** COHU
% Changed: 5.17382
Open Price: 48.9
Closing Price: 51.43
Volume: 134900
*** ALCD
% Changed: 2.46607
Open Price: 60.42
Closing Price: 61.91
Volume: 230000
*** GMGC
% Changed: 1.81159
Open Price: 2.76
Closing Price: 2.81
Volume: 129400
*** MSFT
% Changed: 1.55296
Open Price: 135.87
Closing Price: 137.98
Volume: 8301700
*** ZTEC
% Changed: -0.784016
Open Price: 39.54
Closing Price: 39.23
Volume: 100300
*** TMXI
% Changed: -8.59873
Open Price: 3.14
Closing Price: 2.87
Volume: 255000
*** BUTI
% Changed: -13.8286
Open Price: 8.75
Closing Price: 7.54
Volume: 159000
*** EPEX
% Changed: -17.3342
Open Price: 15.98
Closing Price: 13.21
Volume: 54000

******* Loser in asceding order:
*** EPEX
% Changed: -17.3342
Open Price: 15.98
Closing Price: 13.21
Volume: 54000
*** BUTI
% Changed: -13.8286
Open Price: 8.75
Closing Price: 7.54
Volume: 159000
*** TMXI
% Changed: -8.59873
Open Price: 3.14
Closing Price: 2.87
Volume: 255000
*** ZTEC
% Changed: -0.784016
Open Price: 39.54
Closing Price: 39.23
Volume: 100300
*** MSFT
% Changed: 1.55296
Open Price: 135.87
Closing Price: 137.98
Volume: 8301700
*** GMGC
% Changed: 1.81159
Open Price: 2.76
Closing Price: 2.81
Volume: 129400
*** ALCD
% Changed: 2.46607
Open Price: 60.42
Closing Price: 61.91
Volume: 230000
*** COHU
% Changed: 5.17382
Open Price: 48.9
Closing Price: 51.43
Volume: 134900

******* Volume in descending order:
*** MSFT
Volume: 8301700
% Changed: 1.55296
Opening Price: 135.87
Closing Price: 137.98
*** TMXI
Volume: 255000
% Changed: -8.59873
Opening Price: 3.14
Closing Price: 2.87
*** ALCD
Volume: 230000
% Changed: 2.46607
Opening Price: 60.42
Closing Price: 61.91
*** BUTI
Volume: 159000
% Changed: -13.8286
Opening Price: 8.75
Closing Price: 7.54
*** COHU
Volume: 134900
% Changed: 5.17382
Opening Price: 48.9
Closing Price: 51.43
*** GMGC
Volume: 129400
% Changed: 1.81159
Opening Price: 2.76
Closing Price: 2.81
*** ZTEC
Volume: 100300
% Changed: -0.784016
Opening Price: 39.54
Closing Price: 39.23
*** EPEX
Volume: 54000
% Changed: -17.3342
Opening Price: 15.98
Closing Price: 13.21

模板類(lèi)和繼承：

　　一個(gè)模板類(lèi)可以從另一個(gè)模板類(lèi)或非模板類(lèi)派生而來(lái)，模板類(lèi)或模板類(lèi)實(shí)例都可以作為基類(lèi)，而它們的派生類(lèi)既可以是模板類(lèi)，也可以使非模板類(lèi)

1>

class B {

　　// ...

};

template<class T>

class TD : public B {

　　// ...

};

2>

template<class T>

class TB {

　　// ...

};

class D : public TB<int> {

　　// ...

};

template<class T>

class TB {

　　// ...

};

template<class T>

class D : public TB<T> {

　　// ...

};

還可以對(duì)STL模板類(lèi)進(jìn)行繼承

有一種落差是，你配不上自己的野心，也辜負(fù)了所受的苦難

總結(jié)

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