1、泛型的基本思想

泛型编程（Generic Programming）是一种语言机制，通过它可以实现一个标准的容器库。像类一样，泛型也是一种抽象数据类型，但是泛型不属于面向对象，它是面向对象的补充和发展。泛型编程在C++上的应用主要体现在两方面：函数模板和类模板，接下来我们通过两个例子说明。

1）函数模板

泛型，也就是我们说的任何类型，即不依赖于任何具体的类型。通常我们的操作都是依赖于具体的数据类型的，比如：

int add(int a, int b) { return a + b; } 这个add函数依赖于int类型。你只能以int类型调用（即使是float，也会被转换为int型）。得到的结果也只能是int。那如果我们还需要一个float类型的add算法，就需要再写一个重载程序：

float add(float a, float b) { return a + b; }

虽然在C++中可以通过函数重载来解决这个问题，但是反复写相同算法的函数是比较辛苦的，更重要的是函数重载是静态编译，运行时占用过多内存。

而泛型依赖于模板技术，可以支持任意数据类型，比如：

template <class T> T add( T a, T b) { return a + b; }

这个函数就可以用int，float等类型进行实例化，然后进行调用，这就不依赖任何具体的数据类型。例如：

int result = add<int>(1,2); string result = add<string>("hello","world");

2）类模板

比如对栈的描述：

class stack｛

push(参数类型);  //入栈

pop(参数类型);  //出栈

｝

如果把上面的伪代码看作算法描述，没问题，因为算法与参数类型无关。但是如果把它写成可编译的源代码，就必须指明类型，否则是无法通过编译的。使用重载来解决这个问题，即对N种不同的参数类型写N个push和pop算法，这样是很麻烦的。

若对上面的描述进行改造如下：

首先指定一种通用类型T，不具体指明是哪一种数据类型：

class stack<参数模板T>

{

push(T);  //入栈算法

pop(T);  //出栈算法

}

这里的参数模板T相当于一个占位符，当我们实例化stack时，T会被具体的数据类型替换掉。

若定义对象S为stack类型，在实例化S时若我们将T指定int型，则：

class S { push(int); //入栈 pop(int); //出栈 } 这时，我们可以称class stack<参数模板T>是 类的类，通过它可以生成具体参数类型不同的类。

综上，可以看出泛型在C++中的应用主要是模板函数和模板类。

2、定义模板函数

函数模板是一个独立于类型的函数，可以产生函数的特定类型版本。

模板定义以关键字template开始，后接尖括号括住的模板形参表。

模板形参可以是表示类型的类型形参（type parameter），也可以是表示常量表达式的非类型形参（nontype parameter）。如下面的程序中的T是类型形参。

/* implement strcmp-like generic compare function */ #include <iostream> #include <string> using namespace std; template <typename T> //类型形参，若多个类型形参，则<typename T1, typename T2> int compare(const T &v1, const T &v2) { if(v1 < v2) return -1; if(v2 < v1) return 1; return 0; } int main() { cout << compare(1,2) << endl; string s1 = "hello", s2 = "world"; cout << compare(s1, s2) << endl; return 0; }

使用函数模板时，编译器会将模板实参绑定到模板形参。编译器将确定用什么类型代替每个类型形参，用什么值代替每个非类型形参，然后产生并编译（称为实例化）该版本的函数。

上面的例子中，编译器用int代替T创建第一个版本，用string代替T创建第二个版本。

3、定义模板类

在定义的类模板中，使用模板形参作为类型或值的占位符，在使用类时再提供具体的类型或值。例如：

template <typename T> class Queue { public: Queue(); T &front(); const T & front() const; void push(const T&); void pop(); bool empty()const; private: //... }; 与调用函数模板不同，实用类模板时，必须为模板形参指明指定数据类型，例如：

Queue<int> qi; // Queue that holds ints Queue<string> qs; // Queue that holds strings