C++模板總結
C++模板
模板定義：模板是實現程式碼重用機制的一種工具，它可以實現型別引數化，即把型別定義為引數，從而實現了真正的程式碼可重用性。
模板分類：函式模板和類模板。函式模板針對引數型別不同的函式；類模板僅針對資料成員和成員函式型別不同的類。
使用模板目的：讓程式設計師編寫與型別無關的程式碼。
注意：模板的宣告或定義只能在全域性，名稱空間或類範圍內進行。即不能在區域性範圍，函式內進行，如不能在main函式中宣告或定義一個模板。
函式模板
函式模板形式：
template< class 形參名, class 形參名, ……> 返回型別 函式名（引數列表）{ 函式體 }
其中template和class是關鍵字，class可用typename關鍵字替代，此處typename和class沒區別，<>括號中的引數叫模板形參，模板形參和函式形參很像，模板形參不能為空
舉例：template < class T> void swap(T &a, T &b) {};，當呼叫此模板函式時，型別T會被呼叫時的型別所替代，如swap(a, b)，a和b為int時，模板函式swap中的形參T被int替換，模板函式為swap(int &a, int &b)；而a和b為double時，模板函式swap中的形參T被double替換，模板函式為swap(double &a, double &b)，這樣便實現函式與型別無關的程式碼。
注意：對函式模板而言，不存在h(int, int)這樣的呼叫，不能在函式呼叫的引數中指定模板形參的型別，對函式模板的呼叫應使用實參推演來進行，即h(2, 3)或int a, b;h(a, b)可以。
類模板
類模板格式如下：
template< class 形參名, class 形參名, ……> class 類名 {…};
類模板也是以template開始，後接模板引數列表，模板引數不能為空，一旦聲明瞭類模板，就可以使用類模板的形參名宣告類中的成員變數和成員函式，即可以在類中使用內建型別的地方都可以使用模板形參名來宣告。
舉例：template< class T> class A { public: T a; T b; T add(T c, T &d);};。
類模板物件的建立：如模板類A，使用模板類建立物件的方法：A< int> m;。在類A後面跟上<>尖括號並在裡面填上相應型別，這樣類A中凡是用到模板形參的地方，都會被int所代替。當類模板有兩個模板形參時，建立物件方法為A< int, double> m，型別中間用逗號隔開。
對於類模板，模板形參型別必須在型別後的尖括號中明確指定。使用A<2>錯誤，原因是類模板形參不存在實參推演的問題。
在類模板外部定義成員函式方法：template < 模板形參引數列表> 函式返回型別 類名<模板形參名>::函式名(引數列表){函式體}。
舉例：假如有兩個模板形參T1，T2的類A，含有void add()函式，則定義該函式方法：template< class T1, class T2> void A< T1, T2>::add(){}
注意：在類外定義類的成員時，template後面的模板形參應與要定義的類的模板形參一致。模板的宣告或定義只能在全域性，名稱空間或類範圍內進行。不能在區域性範圍，函式內進行。
模板形參
型別：型別形參，非型別形參，模板形參。
型別形參
1）型別形參由關鍵字class或typename後接說明符構成，如template void h(T a){};，其中T就是型別形參，型別形參名可有使用者自己確定。不能為同一個模板型別形參指定兩種不同的型別。對函式，直接報錯，對類中函式，則可能計算出錯。
非型別形參
1）非型別模板形參：模板的非型別形參也就是內建型別形參，如template< class T, int a> class B{};，其中int a就是非型別的模板形參。
2）非型別形參在模板定義的內部是常量值，即說非型別形參在模板的內部是常量。
3）非型別模板的形參只能是整型，指標和引用，如double，String，String *等都不允許。但double ，double &，物件引用或指標可以。
4）呼叫非型別模板形參的實參必須是一個常量表達式，即必須在編譯時計算出結果。
5）注意：任何區域性物件，區域性變數，區域性物件地址，區域性變數的地址都不是一個常量表達式，都不能用作非型別模板形參的實參。全域性指標，全域性變數，全域性物件也不是常量表達式，不能做非型別模板形參的實參。
6）全域性變數的地址或引用，全域性物件的地址或引用const型別變數是常量表達式，可以用作非型別模板形參的實參。
7）sizeof表示式結果為常量表達式，可做非型別模板形參的實參。
8）當模板形參時整型時，呼叫該模板時的實參必須為整型，且編譯期間是常量，如對template< class T, int a>class A{}，若有int b，A< int, b> m出錯，因為b不是常量，當為const int b，則正確。
9）非型別形參一般不應用與函式模板中，如template< class T, int a> void h(T b){}，使用h(2)錯誤，解決方法，使用顯示模板實參，用h< int, 3>(2)能實現把非型別形參a設定為整數3。
10）非型別模板形參的形參與實參之間允許轉換情況：
1、允許從陣列到指標，從函式到指標的轉換。舉例：template< int *a > class A{}; int b[1]; A< b > m，陣列到指標轉換。
2、const修飾符的轉換。舉例：template< const int a> class A{}; int b; A<&b> m，int 到const int *轉換。
3、提升轉換。舉例：template< int a> class A{}; const short b = 2; A< b > m，從short到int提升轉換。
4、數值轉換。舉例：template< unsinged int a> class A{}; A< 2 > m，從int到unsigned int轉換。
5）常規轉換。
模板形參
模板形參表示一個未知的型別。模板型別形參可作為型別說明符用在模板中的任何地方，與內建型別說明符或類型別說明符的使用完全相同，即可以用於指定返回型別，變數宣告等。
typename
typename是一個C++程式設計語言中的關鍵字。當用於泛型程式設計時是另一術語“class”的同義詞。這個關鍵字用於指出模板宣告（或定義）中的非獨立名稱的型別，而非變數名。
C++規定：無論何時，如果使用一個依賴於模板引數的型別時，而且你想要使用這個型別的成員函式本身就是一個型別，就必須在整個名字前加上typename。舉例：template< class T > typename Vec< T >::iterator Vec< T >::erase(iterator it){}。無論什麼時候，如果你使用一個依賴於模板引數的型別時，如vector< T >，而且你想要使用這個型別的成員時，如size_type，他本身也是一個型別時，必須在整個名字之前加上typename，以便讓系統知道要把這個名字當成型別來對待。舉例：typedef typename vector< T >::size_type vec_sz;。
typedef
typedef常用來定義一個識別符號及關鍵字的別名，它是語言編譯過程的一部分，但它並不實際分配記憶體空間。
1）定義一種型別的別名，而不只是簡單的巨集替換。可以用作同時宣告指標型的多個物件。#define只是簡單的字串替換而typedef則為一個型別起新名字。
舉例：char *pa, pb; 注意不是兩個指標變數；而是用typedef char *PCHAR; PCHAR pa, pb;則為兩個指標變數。
2)在舊的C程式碼中，幫助struct。以前程式碼中struct新物件時，必須帶上struct，形式為struct 結構名 物件名。
舉例：struct tP{int x; int y}; 定義物件為struct tP tt1;而在C++中直接結構名 物件名，如tP tt1;即可。當結構體如下定義：typedef struct tP{int x, int y}P;時，則可以是用P pp1定義物件，方便。此功能在C++中無太大作用。
3）用typedef定義與平臺無關的型別。
舉例：定義一個REAL的浮點型別，使其在目標平臺上表示最高精度型別，則typedef long double REAL，在不支援long double平臺，更改為typedef double REAL即可。跨平臺時，只要改typedef本身，不用對其他原始碼做修改。因為typedef是定義一種型別的新別名，不是簡單的字串替換，故比巨集更穩健。此優點在我們寫程式碼的過程中可以減少不少程式碼量。
4）為複雜的宣告定義一個新的簡單的別名。方法：在原來的聲明裡逐步用別名替換一部分複雜宣告，如此迴圈，把帶變數的部分留到最後替換，得到的即為原宣告的最簡化版。
舉例：void (*b[10])(void(*)());，變數名為b，先替換右邊括號裡的，pFunParam為別名一：typedef void (*pFunParam)();，在替換左邊的變數b，pFunx為別名二：typedef void (*pFunx)(pFunParam);，原宣告的最簡化版為:pFun b[10];。
複雜的宣告可以使用“右左法則”：從變數名看起，先往右，再往左，碰到一個圓括號就跳轉閱讀的方向；括號內分析完就跳出括號，還是按先右後左的順序，如此迴圈，直到整個宣告分析完。
define
1)用於定義變數：如#define PI 3.1415，編譯器在處理這個程式碼之前會對PI進行處理，替換為3.1415，它與const有區別，它的實質是簡單的文字替換，並不是作為一個量來使用。
2）用於對函式進行定義：如#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))，這個定義是比較兩個數大小，此函式沒有型別檢查功能，它與模板相像，但沒函式模板安全。在使用巨集函式時，一定要養成良好的習慣和良好的程式碼編寫風格，建議所有層次都加上括號。
3）define用於單行定義：如#define A(x) ##x或#define B(x) #@x或#define C(x) #x，如果假設x = 1，則A(1)就是1，B(1)就是1，C(1)就是1。
4）define用於多行定義：如下，切記每行都要加\。
#define MACRO(arg1, arg2) do { \
test1; \
test2; \
}while (0);
5）定義巨集和取消巨集定義的方法：定義一個巨集使用#define，取消一個巨集定義使用#undef。
6）使用巨集進行條件編譯：格式：#ifdef … (#else) … #endif。如下例子：
#ifdef HEL
#define WR 1
#else
#define WR 0
#endif
7）用define來處理標頭檔案被標頭檔案或者原檔案包含的情況：因標頭檔案包含可以巢狀，那麼c檔案有可能包含多次同一個檔案，就會出現重複定義問題，可以使用條件編譯開關來避免重複包含。如下：
#ifndef _TRY_H_
#define _TRY_H_
...
// 檔案內容
#endif
8）在大規模的開發過程中，特別是跨平臺和系統的軟體裡，define重要功能是條件編譯。如
#ifdef WINDOWS
......
#endif
#ifdef LINU
......
#endif
typedef和#define區別：typedef只是為了增加可讀性而為識別符號另起的新名稱，而#define原本在C中是為了定義常量，到了C++，const，enum，inline出現使它也漸漸成為了起別名的工具。主張用typedef。遵循#define定義可讀的常量以及一些巨集語句的任務，而typedef則常用來定義關鍵字、冗長的型別的別名。巨集定義只是簡單的字串代替（原地擴充套件），而typedef則不是原地擴充套件，它的新名字具有一定的封裝性，以致於新命名的識別符號具有更易定義變數的功能。
inline
在C和C++中，inline關鍵字用來定義一個類的行內函數，引入它的主要原因是用它替代C中表達形式的巨集定義。
表示式形式的巨集定義舉例：
#define Exp(var1, var)((var1)+(var2))*((var1)-(var2))
取代上述形式巨集定義原因：
1）C中使用define這種形式巨集定義是因為C語言是一個高效的語言，這種定義在形式及使用上像一個函式，但它使用前處理器實現，沒有引數壓棧，程式碼生成等一系列的操作，效率高。
2）這種巨集定義在形式上類似於一個函式，使用它，僅僅只是做前處理器符號表中的簡單替換，故不能進行引數有效性檢測，不能享受C++編譯器嚴格檢查的好處，另外它的返回值也不能被強制轉換為可轉換的合適的型別，故使用它存在一系列的隱患和侷限性。
3）在C++中引入類及類的訪問控制，這樣如果一個操作或一個表示式涉及到類的保護成員或私有成員，就不可使用這種巨集定義實現（因為無法將this指標放在合適的位置）。
4）inline推出目的：取代巨集定義，消除巨集定義缺點，同時很好繼承巨集定義優點。
inline定義的類的行內函數，函式程式碼放入符號表中，在使用時直接進行替換，像巨集一樣展開，沒有呼叫開銷，效率高。類的內斂函式是真正的函式，編譯器在呼叫時會檢查它的引數型別，保證呼叫正確。消除巨集定義隱患和侷限性。inline可以作為某個類成員，故可以使用其類中的保護成員和私有成員。inline可以完全取代表達式形式的巨集定義；但注意，行內函數一般只會用在函式內容簡單的時候，原因是行內函數的程式碼會在任何呼叫它的地方展開，如果太複雜，程式碼膨脹帶來的惡果可能大於效率提高帶來的益處。如果函式體內出現迴圈或者其它複雜的控制結構時，處理這些複雜控制結構所花費的時間遠大於函式呼叫所花的時間，此時將函式定義為內聯，則意義不大。行內函數重要使用地方是類的存取函式。
指定行內函數方法：只需要在定義函式時，增加inline，注意是定義，不是函式宣告。函式宣告加inline，沒有任何效果。對函式inline宣告，只是程式設計師對編譯系統提出的一個建議，即它是建議性的，而不是指令性的，並非一經指定為inline，編譯系統就必須這樣做。編譯系統會根據具體情況決定是否這樣做。
enum
enum（列舉型別）是C++中的一種派生資料型別，它是由使用者定義的若干列舉常量的集合。
定義格式為：enum <型別名> {<列舉常量表>}
enum：指明其後的識別符號是一個列舉型別的名字。
列舉常量表：由列舉常量構成。列舉常量或列舉成員，是以識別符號形式表示的整型量，表示列舉型別的取值。列舉常量表列出列舉型別的所有取值，各列舉常量之間以”,”間隔，且必須各不相同。取值型別與條件表示式相同。
舉例：enum week {Sun, Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat};
1)列舉常量代表該列舉型別的變數可能取的值，編譯系統為每個列舉常量指定一個整數值，預設狀態下，這個整數就是所列舉元素的序號，序號從0開始。
2）可以在定義列舉型別時為部分或全部列舉常量指定整數值，在指定值之前的列舉常量扔按預設方式取值，而指定值之後的列舉常量按次加1的原則取值。
3）各列舉常量的值可以重複。
舉例：enum fruit {apple, orange, banana = 1, peach};，則對應常量值為apple = 0, orange = 1, banan = 1, peach = 2。如enum week {Sun = 7, Mon = 1, Tue,…};，則Sun = 7，Mon = 1， Tue = 2…
4）列舉常量只能以識別符號形式表示，而不能是整型、字元型等文字常量。
使用：定義列舉型別的主要目的是：增加程式的可讀性。列舉型別最常見也是最有意義的用處之一就是用來描述狀態量。
定義格式：定義列舉型別之後，就可以定義該列舉型別的變數，如week weekday1，weekday2；也可以型別與變數同時定義（甚至型別名可省），如下格式：enum {Sun, Mon, Tue,…}weekday1,weekday2;
相關操作：
1）列舉變數的值智慧取列舉常量表中所列的值，就是整型數的一個子集；
2）列舉變數佔用記憶體的大小與整型數相同；
3）列舉變數只能參與賦值和關係運算以及輸出操作，參與運算時用其本身的整數值；舉例：
enum color_set1{RED,BLUD,WHITE,BLACK}color1,color2;
enum color_set2{GREEN,RED,YELLOW,WHITE}color3,color4;
//則允許的賦值操作如下：
color3=RED； //將列舉常量給列舉變數
color4=color3; //相同型別的列舉變數幅值，color4的值為RED
int i=color3; // 將列舉變數賦給整型變數，i值為1
int j=GREEN; // 將列舉常量賦值給整型變數，j值為0
4）允許的關係運算符有：==，<，>，<=，>=，！=等。
5）列舉變數可以直接輸出，輸出的是變數的整數值。
cout << color3; //輸出的是color3的整數值，為RED的整數值1
6）列舉型別是預處理指令#define的替代。但enum用來定義一系列巨集定義常量區別用，相當於一系列的#define * *，當然它後面的識別符號也可當做一個型別識別符號，typedef enum則是用來定義一個數據型別，那麼該型別的變數值只能在enum定義的範圍內去。
注意：列舉變數可以直接輸出，但不能直接輸入；不能直接將常量賦給列舉變數；不同型別的列舉變數之間不能相互賦值；列舉變數的輸入輸出一般都採用switch語句將其轉換為字元或字串，列舉型別資料的其他處理也往往應用switch語句，以保證程式的合法法和可讀性。同一個程式中不能定義同名的列舉型別，不同的列舉型別中也不能存在同名的命名常量。
static
在C中，1）static修飾函式中的變數（棧變數）：改變變數的生存期，作用域不變仍為所在函式。只能初始化一次。2）static修飾全域性變數：限制全域性變數智慧被模組內訪問，不可以在別的模組中用extern宣告呼叫。3）static修飾函式：作用於修飾全域性變數類似，也是限制該函式只能在模組內訪問，不能在別的模組中用extern宣告呼叫。
在C++中，1）static靜態資料成員屬於整個類所有，類的所有物件共同維護；2）static靜態函式成員也屬於整個類，一般用於呼叫靜態資料成員，不能直接訪問非static成員（要指定類才行）。
static作用：1）擴充套件生存期；2）限制作用域；3）唯一性。
全域性靜態變數：
1）不會被其它檔案所訪問，修改；
2）其他檔案中可以使用相同名字的變數，不會發生衝突。
區域性靜態變數：
1）記憶體中的位置：靜態儲存區；
2）初始化：未經初始化的全域性靜態變數會被程式自動初始化為0（自動物件的值是任意的，除非他被顯示初始化）；
3）作用域：作用域仍為區域性作用域，當定義它的函式或者語句塊結束的時候，作用域隨之結束。
4）當static用來修飾區域性變數時，它就改變了區域性變數的儲存位置，從原來的佔中存放改為靜態儲存區。但是區域性靜態變數在離開作用域之後，並沒有被銷燬，而是仍駐留在記憶體當中，直到程式結束，只不過不能再對其進行訪問。
靜態函式優點：
1）其他檔案中可以定義相同名字的函式，不會發生衝突；
2）靜態函式不能被其他檔案所用。
儲存說明符auto和register對應自動儲存。具有自動儲存期的變數在進入宣告的程式塊時被建立，他在該程式塊活動時存在，退出改程式塊時撤銷。
儲存說明符extern和static用來說明具有靜態儲存器的變數和函式。用static宣告的區域性變數具有靜態儲存持續期，或靜態範圍。顯然它的值在函式呼叫之間保持有效，但其名子的可視性扔限制在其區域性域內。靜態區域性物件在程式執行到該物件的宣告處時，被首次初始化。