第1章　Hello模板

概述

C++(www.cppentry.com)可称为强类型语言，凡值必有类型，凡变量声明时必声明其类型，且变量类型“一生”不变。除少数预设类型外，不同类型值之间不能自动转换，除非有用户自定义的相关构造函数和类型转换函数。如此则编译时已知各变量所占内存大小，编译器可精确规划变量值在内存与寄存器间之调度，提高运行效率。而其弊端是代码无法独立于类型之外。对于某些算法，针对不同数据其操作过程完全一致，只因所操作数据类型不同，在C++(www.cppentry.com)中需实现为不同的函数，难免重复。

1.1　为什么需要模板

以从一列值中找出最大值为例，其算法可概述为“设置一个变量max_value，从列中选择某一元素值作为max_value初值；然后将max_value与列中其余元素一一比较，更新max_value为其中较大值，待全部元素比较完毕，则max_value的值即列中最大值”。以上叙述都不涉及具体元素类型，可见算法描述可脱于类型之外。

如果以某种动态类型语言，比如Python，来实现此算法则非常简洁。在Python中，一个从序列中寻找最大值并返回的函数其代码可写成以下形式：
 

def max_element(l):  
  max_value = l[0]  
  for elem in l[1:]:  
    if elem > max_value: max_value = elem 
  return max_value  
 
print max_element([2, 0, 1, 1, 0, 8, 1, 8])  
print max_element(['2011', 'August', '11', 'Thursday']) 

Python中变量类型随所赋值而变，因此函数max_element的参数l既可接纳整数列表，又可接纳字符串列表。又因为在Python中字符串默认按字典顺序比较大小，所以无论是整数列表还是字符串列表都适用上述代码。而函数中变量max_value既可接受“整数”值，也可接受“字符串”值。正因变量类型可变，同一函数可用于在各种列表中寻最大值。

但使用C++(www.cppentry.com)实现一个通用的max_element函数就不那么简单。由于C++(www.cppentry.com)中变量的类型不可变，不能像Python那样用同一函数、同一变量处理不同类型的列表。如果没有模板，则必须根据所操作列表类型确定函数参数以及内部各变量的类型。假如列表为一个整数数组，则函数代码可写成例1.1的形式。

例1.1

int max_element(int const *l, unsigned sz)  
{  
  int max_value = l[0];  
  for (unsigned i = 1; i < sz; ++i)  
    if (l[i] > max_value) max_value = l[i];  
  return max_value;  
} 

假如列表为一个字符数组，则函数代码可写成例1.2的形式。

例1.2

char max_element(char const *l, unsigned sz)  
{  
  char max_value = l[0];  
  for (unsigned i = 1; i < sz; ++i)  
    if (l[i] > max_value) max_value = l[i];  
  return max_value;  
} 

除函数返回值、第一个参数l以及局部变量max_value的类型以外，两个函数其余部分完全一样。只因列表数据类型不同，不得不将同一算法反复实现。如此机械繁复的工作，本应由机器代为完成。而利用C++(www.cppentry.com)的模板机制，便可根据给定类型自动生成所需函数。所以，我们与模板的“第一次亲密接触”，就从一个函数模板开始。