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第七章 泛型1----基本概念 这一章的内容包括： 泛型的概念 模版函数 模版类 C++ STL简介 一、泛型的概念 本小节涉及的概念对很多编程语言是通用的，讲述概念使用的是伪代码。 泛型，英文名字是generic programming，或许译成“通用编程”更合适。也有人叫它参数化的类、模版类、类的类，元类（metaclass）。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。 自面向对象出现以来，就有人发现，当算法与数据类型有关时，面向对象在对算法的抽象描述方面存在缺陷。 比如对堆栈的描述： class stack { push(参数类型) //入栈算法，内部过程略 pop(参数类型) //出栈算法，内部过程略 } 如果把上面的伪代码看作是纸上的算法描述，没问题，因为“参数类型”与算法无关。但是如果把它当成可编译的源代码，就不同了，“参数类型”是什么类型？整型、浮点、字符、数组、结构体……？必需明确指定“参数类型”究竟是哪一种。 使用面向对象的技术，可以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，这实在是太麻烦，不能叫“通用编程”。 这是面向对象的局限：当算法与数据类型有关时（这在编程中常遇到），面向对象不能做恰当的处理。 上面的stack类，“参数类型”影响了类的通用性，对该类做通用化的改造： //定义类模板，参数为T，T是数据类型，但不具体指定是哪一种 class stack 参数模版 T { push(T) //入栈算法，内部过程略 pop(T) //出栈算法，内部过程略 } 我们说这个类具有了通用性，因为它有了参数模版 T，T是个占位符，当我们“实例化”这个类时，指定T的类型（比如T为int），然后int替换掉T。 这时候类S就成为： class S { push(int) //入栈算法，内部过程略 pop(int) //出栈算法，内部过程略 } 我们说class stack参数模版 T是“类的类”，或“元类metaclass”，它可以“实例化”出类S参数模版 int。 泛型可以在几乎无损于效率的情况下支持代码的高度可复用性，并且具有数学的抽象美（比重载好多了）。于是，泛型就成了现代编程语言中重要的特性之一。 　 泛型编程带来的是前所未有的弹性以及不会损失效率的抽象性，是用泛型可以撰写通用的可重复使用的算法，其效率与针对特定数据结构而设计的算法旗鼓相当，而描述更加简洁。　　如果说面向对象的继承实现了子类型的多态的话，那么泛型则是实现了类的参数的多态，两者都是抽象机制的重要组成部分，具有互补性：继承往往代表了不同的算法，但泛型往往代表了相同的算法不同的类型。泛型在表示与数据类型有关的算法时，比面向对象的函数重载或继承更好。 现在的很多编程语言和开发环境都支持泛型。比如： C++的STL(Standard Template Library，标准模板库) VC++的ATL（动态模板库），专用于COM组件的编写。 JAVA和.NET的新版本也支持泛型。 但它们对泛型的具体实现思路、语法等方面都有所不同。 泛型的思想在C++中实现为模版函数和模版类，先看C++模版函数。 二、C++模版函数 使用普通的函数实现一个与数据类型有关的算法，是非常繁锁的。比如实现两个数的加法函数，要考虑很多数据类型： short?sum(short?a,short?b)?{return?a+b;} int?sum(int?a,int?b){return?a+b;} float?sum(float?a,float?b){?return?a+b;} …… 在C语言里处理同名不同参数的函数不太方便（C标准库里，常用的数学运算一般只考虑double和int型）。C++虽可用函数重载解决此问题，但反复写相同算法的函数对程序员太辛苦，更重要的是函数重载是静态编译的，运行时占用过多内存。 可以用c++的模板函数来表达“通用型的函数”，设计以下模板函数：  template typename?T //函数模版声明T?sum(T?a,T?b) //注意形参和返回类型 {??? ?return?a+b;}  c++编译器可以根据调用sum函数的参数类型“现场”生成一个适当的函数，然后调用它。例如： #include?iostream using?namespace?std; ?int?main(void) { ???????float?fa=1, fb=3, fs; ???????fs=sum(fa,fb); //现场用float匹配模版参数T?????} c++编译器生成一个“float版本”的sum函数并调用它。