與函式模板類似地(C++模板詳解(一)：函式模板的概念和特性) ，類也可以被一種或多種型別引數化。例如，容器類就是一個具有這種特性的典型例子，它通常被用於管理某種特定型別的元素。只要使用類模板，我們就可以實現容器類，而不需要確定容器中元素的型別。

一、類模板的實現

在這篇博文中，我們使用Stack作為類模板的例子。

(1.1) 類模板的宣告

#include <vector>
#include <deque>
#include <stdexcept>

template<typename T>
class Stack
{
    std::vector<T> elems;   // 儲存元素的容器。

public:
    void push(const T& value);  // 將元素壓入棧中。
    void pop();                 // 將棧頂元素彈出棧。
    T top() const;              // 檢視棧頂元素的副本。
    bool empty() const {        // 檢查棧是否為空。
        return elems.empty();
    }
};

template<typename T>
void Stack<T>::push(const T& value)
{
    elems.push_back(value);
}

template<typename T>
void Stack<T>::pop()
{
    if (elems.empty()) {
        throw std::out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack");
    }
    elems.pop_back();
}

template<typename T>
T Stack<T>::top() const
{
    if (elems.empty()) {
        throw std::out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack");
    }
    return elems.back();
}
 

如上所示，類模板的宣告和函式模板的宣告很相似：在宣告之前，我們先宣告引數型別的識別符號

template<typename /*class*/ T>
class Stack
{
    //...  
};

當然，也可以使用關鍵字class來代替typename。在類模板的內部，型別T可以像其它的型別一樣，用於宣告成員變數和成員函式。在這個例子中，類的型別是Stack<T>，其中T是模板引數。因此，當在宣告中需要使用該類的型別時，我們必須要使用Stack<T>。例如，如果要宣告自己實現的拷貝建構函式和賦值運算子，那就應該這樣來編寫：

template<typename T>
class Stack
{
    //...
    Stack(const Stack<T>& other);               // 這裡的建構函式名稱需要與類名相同(Stack)
    Stack<T>& operator=(const Stack<T>& other); // 這裡的拷貝建構函式需要使用類的型別(Stack<T>)
    //...
};
 

然而， 當需要使用類名而不是類的型別時，就應該只用Stack。例如，當指定類的名稱，或是需要編寫建構函式、解構函式時，就需要使用Stack。

(1.2) 類模板的實現

為了定義類模板的成員函式，我們必須要指定該成員函式是一個函式模板(使用template<typename T>)，而且還需要使用這個類模板的完整型別限定運算子Stack<T>::。因此，成員函式push的完整定義如下：

template<typename T>
void Stack<T>::push(const T& value)
{
    elems.push_back(value);
}
 

其它成員函式的實現也是類似的；和普通類定義相同，完全也可以將成員函式的實現內聯地寫在類中，例如：

template<typename T>
class Stack
{
    std::vector<T> elems;   // 儲存元素的容器。
    
public:
    // ...
    bool empty() const {        // 檢查棧是否為空。
        return elems.empty();
    }
};

二、類模板的使用

參見如下的main函式程式碼：

int main()
{
    try 
    {
        Stack<int> intStack;
        Stack<std::string> stringStack;

        // 使用int棧
        intStack.push(7);
        std::cout << intStack.top() << std::endl;

        // 使用string棧
        stringStack.push("hello");
        std::cout << stringStack.top() << std::endl;

        stringStack.pop();
        stringStack.pop();
    }
    catch (std::exception &ex)
    {
        std::cerr << "Exception: " << ex.what() << std::endl;
        return EXIT_FAILURE;
    }
    return 0;
}

注意：只有那些被呼叫了的成員函式，才會產生這些函式的例項化程式碼。

所以，針對這個類模板，預設的建構函式、push、top方法都針對int、std::string進行了例項化。然而， pop方法只提供了std::string的例項化。這樣做的好處是：

• 可以節省時間和空間。
• 對於那些未能提供所有成員函式中所有操作的型別，也可以使用該型別來例項化類模板。

另一方面，如果類中含有靜態成員，那麼用來例項化的每種型別，都會例項化這些靜態成員