1. 第 17 章 樣板 17-1 樣板的基礎 17-1 樣板的基礎 17-2 樣板函數 17-2 樣板函數 17-3 樣板類別 17-3 樣板類別 17-4 非型態參數的樣板類別 17-4 非型態參數的樣板類別 17-5 樣板類別的繼承 17-5 樣板類別的繼承 17-6 特化樣板與靜態成員 17-6 特化樣板與靜態成員 17-7 樣板與朋友關係 17-7 樣板與朋友關係

2. 17-1 樣板的基礎 - 什麼是樣板 樣板如同是函數和類別的模子，倒入塑膠就可以 做成塑膠成品，倒入金屬就是金屬鑄件。對比程 式來說，倒入樣板函數或類別是不同的資料型態， 換句話說，同一個函數或類別就可以依倒入的資 料型態不同，來處理整數、浮點數或字串等不同 資料型態的資料。 樣板如同是函數和類別的模子，倒入塑膠就可以 做成塑膠成品，倒入金屬就是金屬鑄件。對比程 式來說，倒入樣板函數或類別是不同的資料型態， 換句話說，同一個函數或類別就可以依倒入的資 料型態不同，來處理整數、浮點數或字串等不同 資料型態的資料。 樣板函數或類別屬於「泛型程式設計」 （ Generic Programming ），泛型撰寫的函數 或類別可以適用在不同資料型態，來達成相同功 能，其主要目的是讓程式設計者專注於演算法和 程式邏輯，而不用考量需要適用在不同資料型態 的問題。 樣板函數或類別屬於「泛型程式設計」 （ Generic Programming ），泛型撰寫的函數 或類別可以適用在不同資料型態，來達成相同功 能，其主要目的是讓程式設計者專注於演算法和 程式邏輯，而不用考量需要適用在不同資料型態 的問題。

3. 17-1 樣板的基礎 - 樣板與過載函數 樣板與過載函數都可以建立同名函數來處理不同 資料型態的參數或傳回值。樣板函數只需一個函 數，就可以使用在 int 、 float 和 char 等多種不同 的資料型態，如下所示： 樣板與過載函數都可以建立同名函數來處理不同 資料型態的參數或傳回值。樣板函數只需一個函 數，就可以使用在 int 、 float 和 char 等多種不同 的資料型態，如下所示： template template T getMax(T, T); 上述程式碼是樣板函數宣告， T 是資料型態參數， 換句話說，資料型態也成為函數的一種參數，所 以同一個函數可以適用在多種不同資料型態。 上述程式碼是樣板函數宣告， T 是資料型態參數， 換句話說，資料型態也成為函數的一種參數，所 以同一個函數可以適用在多種不同資料型態。

4. 17-2 樣板函數 17-2-1 單一參數的樣板函數 17-2-1 單一參數的樣板函數 17-2-2 多重樣板參數的樣板函數 17-2-2 多重樣板參數的樣板函數

5. 17-2-1 單一參數的樣板函數 - 語 法 樣板函數是一種適用各種資料型態的函數， 所以函數原型宣告需要將資料型態也宣告 成參數，其宣告語法如下所示： 樣板函數是一種適用各種資料型態的函數， 所以函數原型宣告需要將資料型態也宣告 成參數，其宣告語法如下所示： template template 函數原型宣告 ; 上述樣板函數宣告是使用 template 關鍵字 開始，「 」角形括號中使用 class 定義型態參數的識別字，稱為樣板參 數，讀者可以自行命名，代表函數的資料 型態也是一個參數。 上述樣板函數宣告是使用 template 關鍵字 開始，「 」角形括號中使用 class 定義型態參數的識別字，稱為樣板參 數，讀者可以自行命名，代表函數的資料 型態也是一個參數。

6. 17-2-1 單一參數的樣板函數 - 建立樣 板函數 樣板函數是將資料型態也視為參數，樣板 參數是函數原型宣告的傳回值和參數的資 料型態，例如： getMax() 樣板函數，如下 所示： 樣板函數是將資料型態也視為參數，樣板 參數是函數原型宣告的傳回值和參數的資 料型態，例如： getMax() 樣板函數，如下 所示： template template T getMax(T, T); 上述樣板函數宣告樣板參數 T ，函數 getMax() 傳入參數是此資料型態，傳回值 也是此資料型態。 上述樣板函數宣告樣板參數 T ，函數 getMax() 傳入參數是此資料型態，傳回值 也是此資料型態。

7. 17-2-1 單一參數的樣板函數 - 呼叫樣 板函數 因為資料型態已經是一個樣板參數，所以 在呼叫樣板函數時，就需指定使用的資料 型態，如下所示： 因為資料型態已經是一個樣板參數，所以 在呼叫樣板函數時，就需指定使用的資料 型態，如下所示： value = getMax (cd,fd);

8. 17-2-2 多重樣板參數的樣板函數 如果函數需要多種不同的資料型態時，我 們可以使用「, 」逗號分隔來宣告多個樣板 參數，換句話說，就是建立多重樣板參數 的樣板函數，如下所示： 如果函數需要多種不同的資料型態時，我 們可以使用「, 」逗號分隔來宣告多個樣板 參數，換句話說，就是建立多重樣板參數 的樣板函數，如下所示： template template T getMax(T, U); template template T getMin(T, U);

9. 17-3 樣板類別 17-3-1 堆疊的樣板類別 17-3-1 堆疊的樣板類別 17-3-2 樣板類別的成員函數 17-3-2 樣板類別的成員函數

10. 17-3-1 堆疊的樣板類別 - 說明 樣板類別的宣告類似樣板函數，例如：堆 疊（ Stacks ）資料結構的類別擁有兩種特 性，如下所示： 樣板類別的宣告類似樣板函數，例如：堆 疊（ Stacks ）資料結構的類別擁有兩種特 性，如下所示： 只允許從堆疊頂端存取資料。 只允許從堆疊頂端存取資料。 資料存取的順序是先進後出（ Last Out, First In ），也就是先存入堆疊的資料，反而最後取 出。 資料存取的順序是先進後出（ Last Out, First In ），也就是先存入堆疊的資料，反而最後取 出。

11. 17-3-1 堆疊的樣板類別 - 宣告 template template class stack { private: T data[100]; T data[100]; int top; int top;public: stack() { top = -1; } stack() { top = -1; } ~stack() {} ~stack() {} bool isEmpty() { …… } bool isEmpty() { …… } void push(T val) { data[++top] = val; } void push(T val) { data[++top] = val; } T pop() { return data[top--]; } T pop() { return data[top--]; }};

12. 17-3-1 堆疊的樣板類別 - 建立物件 在程式碼建立堆疊物件時，就可以指定樣 板類別使用的資料型態，如下所示： 在程式碼建立堆疊物件時，就可以指定樣 板類別使用的資料型態，如下所示： stack st; 上述程式碼宣告 stack 物件 st ，在括號中使 用資料型態 int ，換句話說，陣列 data[] 儲 存的資料型態是 int 整數；如果使用 float 浮 點數，堆疊就可以儲存 float 資料型態的資 料。 上述程式碼宣告 stack 物件 st ，在括號中使 用資料型態 int ，換句話說，陣列 data[] 儲 存的資料型態是 int 整數；如果使用 float 浮 點數，堆疊就可以儲存 float 資料型態的資 料。

13. 17-3-2 樣板類別的成員函數 在樣板類別的成員函數如果和類別宣告不 位在同一個程式區塊，此時樣板類別的成 員函數需要使用 template 關鍵字進行宣告， 而且類別名稱開頭也需要加上樣板參數， 如下所示： 在樣板類別的成員函數如果和類別宣告不 位在同一個程式區塊，此時樣板類別的成 員函數需要使用 template 關鍵字進行宣告， 而且類別名稱開頭也需要加上樣板參數， 如下所示： template template bool stack ::isEmpty() { } 上述函數是樣板類別 stack 的成員函數 isEmpty() ，可以看到開頭類別名稱也擁有 樣板參數 T 。 上述函數是樣板類別 stack 的成員函數 isEmpty() ，可以看到開頭類別名稱也擁有 樣板參數 T 。

14. 17-4 非型態參數的樣板類別 - 說明 在本節前的樣板類別和函數，樣板參數都 是代表資料型態，事實上，樣板參數也可 以是非資料型態的參數，其用途是指定類 別或函數中的常數值。 在本節前的樣板類別和函數，樣板參數都 是代表資料型態，事實上，樣板參數也可 以是非資料型態的參數，其用途是指定類 別或函數中的常數值。

15. 17-4 非型態參數的樣板類別 - 宣告 stack 樣板類別的陣列 data[] 大小，可以改為非 型態參數來指定陣列大小，如下所示： stack 樣板類別的陣列 data[] 大小，可以改為非 型態參數來指定陣列大小，如下所示： template template class stack { private: T data[maxSize]; T data[maxSize]; int top; int top;public: ………… …………};

16. 17-4 非型態參數的樣板類別 - 建立物 件 在宣告物件時，不只可以指定儲存的資料 型態，還可以指定陣列尺寸，如下所示： 在宣告物件時，不只可以指定儲存的資料 型態，還可以指定陣列尺寸，如下所示： stack st;

17. 17-5 樣板類別的繼承 樣板類別也可以繼承其他樣板類別。例如： list 類 別是串列的樣板類別，筆者準備繼承 list 類別來建 立堆疊 stack 的樣板類別，如下所示： 樣板類別也可以繼承其他樣板類別。例如： list 類 別是串列的樣板類別，筆者準備繼承 list 類別來建 立堆疊 stack 的樣板類別，如下所示： template template class stack : public list { public: stack(): list () { } stack(): list () { } ~stack() { } ~stack() { } bool isEmpty() { return isListEmpty(); } bool isEmpty() { return isListEmpty(); } void push(T d) { insertNode(d); } void push(T d) { insertNode(d); } T pop() { return fetchNode(); } T pop() { return fetchNode(); }};

18. 17-6 特化樣板與靜態成員 17-6-1 特化樣板函數 17-6-1 特化樣板函數 17-6-2 樣板與靜態成員 17-6-2 樣板與靜態成員

19. 17-6-1 特化樣板函數 -result() 成員函 數 特化樣板（ Template Specialization ）允 許針對指定資料型態建立專屬實作。例如： add 類別的 result() 成員函數，可以將成員 資料 v1 和 v2 相加，如下所示： 特化樣板（ Template Specialization ）允 許針對指定資料型態建立專屬實作。例如： add 類別的 result() 成員函數，可以將成員 資料 v1 和 v2 相加，如下所示： template template T add ::result() { return v1 + v2; } 上述 result() 成員函數適用 int 、 float 和 double 等各種不同資料型態，其相加順序 是 v1 + v2 。 上述 result() 成員函數適用 int 、 float 和 double 等各種不同資料型態，其相加順序 是 v1 + v2 。

20. 17-6-1 特化樣板函數 - 特化樣板函數 對於 string 類別的字串來說，字串相加即字串連 結，但是我們希望連結順序相反，此時可以針對 此資料型態建立特化樣板函數，如下所示： 對於 string 類別的字串來說，字串相加即字串連 結，但是我們希望連結順序相反，此時可以針對 此資料型態建立特化樣板函數，如下所示： template <> string add ::result() { return v2 + v1; } return v2 + v1; } 程式碼使用 template<> 建立特化樣板，針對 string 類別的資料型態建立 result() 成員函數的專 屬實作，函數傳回 v2 + v1 ，而不是 v1 + v2 。 程式碼使用 template<> 建立特化樣板，針對 string 類別的資料型態建立 result() 成員函數的專 屬實作，函數傳回 v2 + v1 ，而不是 v1 + v2 。

21. 17-6-2 樣板與靜態成員 - 靜態成員資 料 在樣板類別的每一種套用的資料型態，都只擁有 一份專屬的靜態成員資料和函數。例如： myClass 樣板類別的靜態成員資料 value ，我們 可以針對不同資料型態指定其初值，如下所示： 在樣板類別的每一種套用的資料型態，都只擁有 一份專屬的靜態成員資料和函數。例如： myClass 樣板類別的靜態成員資料 value ，我們 可以針對不同資料型態指定其初值，如下所示： template T myClass ::value = 10; = 10; template <> int myClass ::value = 5; template <> char* myClass ::value = " 陳會安 "; = " 陳會安 ";

22. 17-6-2 樣板與靜態成員 - 樣板函數的 靜態變數 在樣板函數宣告的靜態變數，對於每一個 樣板函數也都擁有一份專屬的靜態變數， 如下所示： 在樣板函數宣告的靜態變數，對於每一個 樣板函數也都擁有一份專屬的靜態變數， 如下所示： template template void myFunc(T t) { static T value = 0; static T value = 0; value = t ; value = t ; cout << "value = " << value << endl ; cout << "value = " << value << endl ;}

23. 17-7 樣板與朋友關係 - 朋友函數 ( 範例 ) class A { // 非樣板類別 A template friend int e(); // 樣板成員函數 e() template friend int e(); // 樣板成員函數 e()} template f(); // 全域樣板函數 f() template class B { // 樣板類別 B friend int g(); friend int g(); friend int h(U&); friend int h(U&); friend int f (); friend int f (); template friend int i(); template friend int i(); C::j(); C::j(); D ::k(U&); D ::k(U&);};

24. 17-7 樣板與朋友關係 - 朋友函數 ( 範例說明 )

25. 17-7 樣板與朋友關係 - 朋友類別 ( 範例 ) 至於樣板與朋友類別之間的關係，筆者也 準備使用下列實例來說明，如下所示： 至於樣板與朋友類別之間的關係，筆者也 準備使用下列實例來說明，如下所示： template class template class class A { friend class B; friend class B; friend class C ; friend class C ;}

26. 17-7 樣板與朋友關係 - 朋友類別 ( 範例說明 ) 各種朋友類別的說明，如下表所示： 各種朋友類別的說明，如下表所示：