16.3　模板语法

template这个关键字会告诉编译器，随后的类定义将操作一个或更多未指明的类型。当由这个模板产生实际类代码时，必须指定这些类型以使编译器能够替换它们。

下面是一个说明模板语法的小例子，它产生一个带有越界检查的数组。

它看上去像一个普通的类，除了下面一行以外：

这里T是替换参数，它代表一个类型名称。在容器类中，它将出现在那些原本由某一特定类型出现的地方。

在Array中，其元素的插入和取出都用相同的函数—即重载的operator[]来实现。它返回一个引用，因此可被用于等号的两边（即，可以是左值也可以是右值）。注意，当下标值越界时，用require（）函数输出提示信息。因为operator[]是内联的，所以用这种方法来保证不发生数组下标越界现象，随后在提交代码时去掉require（）。

在main（）中，我们看到可以非常容易地创建包含不同类型的Array。代码如下：

这时，编译器两次扩展了Array模板[这被称为实例化（instantiation）]，创建两个新的生成类（generated class），可以把它们看做Array_int和Array_float（不同的编译器对名称有不同的修饰方法）。这些类就像手工创建的一样，只是这里是当定义了对象ia和fa后由编译器来创建这些类。我们还会注意到，编译器避免了或者连接器合并了类的重复定义。

16.3.1　非内联函数定义

当然，有时我们希望有非内联成员函数的定义。这时编译器需要在成员函数定义之前看到template声明。下面在前述例子的基础上加以修正来说明非内联函数的定义。

注意在引用模板的类名的地方，必须伴有该模板的参数列表，例如在Array＜T＞：operator[]中。可以想象，在内部，使用模板参数列表中的参数修饰类名，以便为每一个模板实例产生惟一的类名标识符。

16.3.1.1　头文件

即使是在创建非内联函数定义时，我们还是通常想把模板的所有声明和定义都放入一个头文件中。这似乎违背了通常的头文件规则：“不要放置分配存储空间的任何东西”（这条规则是为了防止在连接期间的多重定义错误），但模板定义很特殊。在template＜……＞之后的任何东西都意味着编译器在当时不为它分配存储空间，而是一直处于等待状态直到被一个模板示例告知。在编译器和连接器中有机制能去掉同一模板的多重定义。所以为了使用方便，几乎总是在头文件中放置全部的模板声明和定义。

有时，也可能为了满足特殊的需要（例如，强制模板示例仅存在于单个的Windows dll文件中）而要在一个独立的cpp文件中放置模板的定义。大多数编译器有一些机制允许这么做；我们将必须检查我们的特定编译器的说明文档以便使用它。

有些人认为，在实现中将所有源代码放在头文件中，如果有人从我们这里买到库，则他们就有条件盗窃和修改代码。这可能是一个问题，但它依赖于我们看待这个问题的方法：他们买的是产品还是服务？如果是产品，我们就必须为保护它做一些事情，或许我们不想给出源代码，而只给出编译过的代码。但是许多人把软件看做服务，甚至是预约服务。消费者想要我们的专门技术，想要我们继续维护这段可重用的代码，所以他们没有必要这样做，因此他们可以集中精力做他们的事情。我个人认为，大多数消费者将我们看做有价值的资源，不希望危害他们与我们之间的关系。至于少数想盗窃而不是购买或做独创工作的人，他们大概无论如何也不能与我们相处。