C++ 類模板完整指南：語法、實例化、成員函式定義與實戰

類模板宣告語法

template  // 或 class T1, class T2
class ClassName {
    // 成員可使用 T1, T2
};

• template 與 class 之間不能有分號
• 型別參數可用於成員變數、返回型別、參數型別

實戰：座標類模板

template 
class Point {
    T1 x; T2 y;
public:
    Point(T1 x, T2 y) : x(x), y(y) {}
    T1 getX() const; void setX(T1 v);
    T2 getY() const; void setY(T2 v);
};

類外定義成員函式

template 
T1 Point::getX() const { return x; }

template 
void Point::setX(T1 v) { x = v; }

// T2 版本同理...

關鍵：
1. 必須帶上 template 標頭
2. 類名後附 <T1, T2> (不寫 typename)
3. 參數順序與宣告一致

實例化：必須顯式指定型別

 p1(10, 20);
Point p2(10, "東京180度");
Point p3("東京", "北緯");

// 物件指標 (雙邊必須一致)
Point* p4 = new Point(1.5, 2.5);
// 錯誤：Point* p = new Point(...);
// 錯誤：Point* p = new Point(...);

與函數模板不同，類模板不支援型別推導 (C++17 前)，必須顯式提供模板實參。

完整可執行範例

#include 
using namespace std;

template 
class Point {
    T1 x; T2 y;
public:
    Point(T1 x, T2 y) : x(x), y(y) {}
    T1 getX() const; T2 getY() const;
    void setX(T1 v); void setY(T2 v);
};

template  T1 Point::getX() const { return x; }
template  T2 Point::getY() const { return y; }
template  void Point::setX(T1 v) { x = v; }
template  void Point::setY(T2 v) { y = v; }

int main() {
    Point p1(10, 20);
    cout << "x=" << p1.getX() << ", y=" << p1.getY() << endl;

    Point p2(10, "東京180度");
    cout << "x=" << p2.getX() << ", y=" << p2.getY() << endl;

    Point* p3 = new Point("東京", "北緯");
    cout << "x=" << p3->getX() << ", y=" << p3->getY() << endl;
    delete p3;
    return 0;
}

進階應用場景

• 容器類別：vector<T>, list<T>, map<K,V>
• 智慧指標：unique_ptr<T>, shared_ptr<T>
• 演算法參數化：比較器、分配器、哈希函式皆為模板參數
• 型別特徵：is_integral<T>, remove_reference<T>

總結

類模板將「型別」提升為參數，實現代碼復用與型別安全的完美平衡。掌握「宣告語法、類外定義雙重模板標頭、顯式實例化、指標雙邊一致」四大核心語法，即可自如構建泛型類別，邁向庫級開發。