C++模板类实例化

我们可以通过< >指定一种数据类型，从而创建出一个模板类的实例。有了前面定义的模板类，如果我们想创建一个 int 数组可以按照如下方式使用模板类：

array<int> a(10);

array<int> 表明用 int 类型来代替模板类中的类参数“T”，编译器会将模板类 array 中所有的类参数 T 都用 int 来代替。例如类中的私有成员变量T * num;会被替换为int * num;。对类中的成员函数也会进行相同的替换，如T & operator[](int);将会被替换为int & operator[](int);。

如果我们定义对象：

array<double> D(10);

则模板类中所有的类参数“T”都将被换为 double。我们将 array<int> 和 array<double> 称为模板类的实例。使用这些实例就与使用普通类是一样的。

【例 1】

#include <iostream>
using namespace std;

template< class T >
class array
{
public:
    array( int );
    T & operator[]( int );
    const T & operator[] ( int )const;
    int getlen() const { return length; }
    ~array();
private:
    array(){};
    int length;
    T * num;
};

template < class T >
array< T >::array( int n )
{
    num = new T[n];
    length = n;
}

template < class T >
array< T >::~array()
{
    delete[] num;
}

template< class T >
T & array< T > ::operator[] ( int i )
{
    if( i < 0 || i >= length )
        throw string( "out of bounds" );
    return num[i];
}

template< class T >
const T & array< T > ::operator[] (int i) const
{
    if( i < 0 || i >= length)
        throw string( "out of bounds" );
    return num[i];
}

template< class T >
ostream & operator<<( ostream & out, const array <T> & A )
{
    for(int i=0; i < A.getlen(); i++)
        out<< A[i] << " ";
    return out;
}

int main()
{
    array< int > A(10);
    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        A[i] = 2*i;       
    }
    cout<<A<<endl;
    return 0;
}

本例是一个完整的模板类示例，我们定义了一个 array 模板类，在主函数中对其进行了实例化，array<int> A(10);实例化之后创建了一个对象 A，该对象是一个包含 10 个元素的整型数组。之后用一个 for 循环给数组赋初值，由于我们重载了下标操作符，因此可以凭借下标直接访问相应的数组元素。之后直接输出 A 数组的所有元素，调用的是输出操作符重载函数。

我们在例 1 中创建的对象 A，是属于模板类实例化后的类的，而不是属于模板类的。换言之，模板类不进行实例化就不能创建对象。

【例 2】

Arrar A(10);
Array< T > A(10);
Template< class T > Array <T> A(10);

在本例中，三种定义对象的方式都是无效的，模板类不进行实例化是无法创建对象的。

另外，模板类可以以参数的形式出现在函数的参数列表中，例如例 1 中的输出操作符重载函数“template< class T > ostream & operator<<(ostream & out, const array <T> & A)”，该函数的第二参数是 array <T> 的引用，如果参数列表中有模板类，则函数前面必须加上模板头，在例 1 中的模板头为“template<class T>”。

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