C++ 除了支持函数模板，还支持类模板（Class Template）。函数模板中定义的类型参数可以用在函数声明和函数定义中，类模板中定义的类型参数可以用在类声明和类实现中。类模板的目的同样是将数据的类型参数化。

声明类模板的语法为：

template<typename 类型参数1 , typename 类型参数2 , …> class 类名{
    //TODO:
};

类模板和函数模板都是以 template 开头（当然也可以使用 class，目前来讲它们没有任何区别），后跟类型参数；类型参数不能为空，多个类型参数用逗号隔开。

一但声明了类模板，就可以将类型参数用于类的成员函数和成员变量了。换句话说，原来使用 int、float、char 等内置类型的地方，都可以用类型参数来代替。

假如我们现在要定义一个类来表示坐标，要求坐标的数据类型可以是整数、小数和字符串，例如：

• x = 10、y = 10

• x = 12.88、y = 129.65

• x = "东经180度"、y = "北纬210度"

这个时候就可以使用类模板，请看下面的代码：

1. template<typename T1, typename T2>  //这里不能有分号

2. class Point{

3. public:

4. Point(T1 x, T2 y): m_x(x), m_y(y){ }

5. public:

6. T1 getX() const;  //获取x坐标

7. void setX(T1 x);  //设置x坐标

8. T2 getY() const;  //获取y坐标

9. void setY(T2 y);  //设置y坐标

10. private:

11. T1 m_x;  //x坐标

12. T2 m_y;  //y坐标

13. };

x 坐标和 y 坐标的数据类型不确定，借助类模板可以将数据类型参数化，这样就不必定义多个类了。注意：模板头和类头是一个整体，可以换行，但是中间不能有分号。上面的代码仅仅是类的声明，我们还需要在类外定义成员函数。在类外定义成员函数时仍然需要带上模板头，格式为：

template<typename 类型参数1 , typename 类型参数2 , …>
返回值类型 类名<类型参数1 , 类型参数2, ...>::函数名(形参列表){
    //TODO:
}

第一行是模板头，第二行是函数头，它们可以合并到一行，不过为了让代码格式更加清晰，一般是将它们分成两行。

下面就对 Point 类的成员函数进行定义：

1. template<typename T1, typename T2>  //模板头

2. T1 Point<T1, T2>::getX() const /*函数头*/ {

3. return m_x;

4. }

5. template<typename T1, typename T2>

6. void Point<T1, T2>::setX(T1 x){

7. m_x = x;

8. }

9. template<typename T1, typename T2>

10. T2 Point<T1, T2>::getY() const{

11. return m_y;

12. }

13. template<typename T1, typename T2>

14. void Point<T1, T2>::setY(T2 y){

15. m_y = y;

16. }

请读者仔细观察代码，除了 template 关键字后面要指明类型参数，类名 Point 后面也要带上类型参数，只是不加 typename 关键字了。另外需要注意的是，在类外定义成员函数时，template 后面的类型参数要和类声明时的一致。

使用类模板创建对象

上面的两段代码完成了类的定义，接下来就可以使用该类创建对象了。使用类模板创建对象时，需要指明具体的数据类型。请看下面的代码：

1. Point<int, int> p1(10, 20);

2. Point<int, float> p2(10, 15.5);

3. Point<float, char*> p3(12.4, "东经180度");

与函数模板不同的是，类模板在实例化时必须显式地指明数据类型，编译器不能根据给定的数据推演出数据类型。

除了对象变量，我们也可以使用对象指针的方式来实例化：

1. Point<float, float> *p1 = new Point<float, float>(10.6, 109.3);

2. Point<char*, char*> *p = new Point<char*, char*>("东经180度", "北纬210度");

需要注意的是，赋值号两边都要指明具体的数据类型，且要保持一致。下面的写法是错误的：

1. //赋值号两边的数据类型不一致

2. Point<float, float> *p = new Point<float, int>(10.6, 109);

3. //赋值号右边没有指明数据类型

4. Point<float, float> *p = new Point(10.6, 109);

综合示例

【实例1】将上面的类定义和类实例化的代码整合起来，构成一个完整的示例，如下所示：

1. #include <iostream>

2. using namespace std;

3. template<class T1, class T2>  //这里不能有分号

4. class Point{

5. public:

6. Point(T1 x, T2 y): m_x(x), m_y(y){ }

7. public:

8. T1 getX() const;  //获取x坐标

9. void setX(T1 x);  //设置x坐标

10. T2 getY() const;  //获取y坐标

11. void setY(T2 y);  //设置y坐标

12. private:

13. T1 m_x;  //x坐标

14. T2 m_y;  //y坐标

15. };

16. template<class T1, class T2>  //模板头

17. T1 Point<T1, T2>::getX() const /*函数头*/ {

18. return m_x;

19. }

20. template<class T1, class T2>

21. void Point<T1, T2>::setX(T1 x){

22. m_x = x;

23. }

24. template<class T1, class T2>

25. T2 Point<T1, T2>::getY() const{

26. return m_y;

27. }

28. template<class T1, class T2>

29. void Point<T1, T2>::setY(T2 y){

30. m_y = y;

31. }

32. int main(){

33. Point<int, int> p1(10, 20);

34. cout<<"x="<<p1.getX()<<", y="<<p1.getY()<<endl;

35. Point<int, char*> p2(10, "东经180度");

36. cout<<"x="<<p2.getX()<<", y="<<p2.getY()<<endl;

37. Point<char*, char*> *p3 = new Point<char*, char*>("东经180度", "北纬210度");

38. cout<<"x="<<p3->getX()<<", y="<<p3->getY()<<endl;

39. return 0;

40. }

运行结果：
x=10, y=20
x=10, y=东经180度
x=东经180度, y=北纬210度

在定义类型参数时我们使用了 class，而不是 typename，这样做的目的是让读者对两种写法都熟悉。

【实例2】用类模板实现可变长数组。

1. #include <iostream>

2. #include <cstring>

3. using namespace std;

4. template <class T>

5. class CArray

6. {

7. int size; //数组元素的个数

8. T *ptr; //指向动态分配的数组

9. public:

10. CArray(int s = 0);  //s代表数组元素的个数

11. CArray(CArray & a);

12. ~CArray();

13. void push_back(const T & v); //用于在数组尾部添加一个元素v

14. CArray & operator=(const CArray & a); //用于数组对象间的赋值

15. T length() { return size; }

16. T & operator[](int i)

17. {//用以支持根据下标访问数组元素，如a[i] = 4;和n = a[i]这样的语句

18. return ptr[i];

19. }

20. };

21. template<class T>

22. CArray<T>::CArray(int s):size(s)

23. {

24. if(s == 0)

25. ptr = NULL;

26. else

27. ptr = new T[s];

28. }

29. template<class T>

30. CArray<T>::CArray(CArray & a)

31. {

32. if(!a.ptr) {

33. ptr = NULL;

34. size = 0;

35. return;

36. }

37. ptr = new T[a.size];

38. memcpy(ptr, a.ptr, sizeof(T ) * a.size);

39. size = a.size;

40. }

41. template <class T>

42. CArray<T>::~CArray()

43. {

44. if(ptr) delete [] ptr;

45. }

46. template <class T>

47. CArray<T> & CArray<T>::operator=(const CArray & a)

48. { //赋值号的作用是使"="左边对象里存放的数组，大小和内容都和右边的对象一样

49. if(this == & a) //防止a=a这样的赋值导致出错

50. return * this;

51. if(a.ptr == NULL) {  //如果a里面的数组是空的

52. if( ptr )

53. delete [] ptr;

54. ptr = NULL;

55. size = 0;

56. return * this;

57. }

58. if(size < a.size) { //如果原有空间够大，就不用分配新的空间

59. if(ptr)

60. delete [] ptr;

61. ptr = new T[a.size];

62. }

63. memcpy(ptr,a.ptr,sizeof(T)*a.size);

64. size = a.size;

65. return *this;

66. }

67. template <class T>

68. void CArray<T>::push_back(const T & v)

69. {  //在数组尾部添加一个元素

70. if(ptr) {

71. T *tmpPtr = new T[size+1]; //重新分配空间

72. memcpy(tmpPtr,ptr,sizeof(T)*size); //拷贝原数组内容

73. delete []ptr;

74. ptr = tmpPtr;

75. }

76. else  //数组本来是空的

77. ptr = new T[1];

78. ptr[size++] = v; //加入新的数组元素

79. }

80. int main()

81. {

82. CArray<int> a;

83. for(int i = 0;i < 5;++i)

84. a.push_back(i);

85. for(int i = 0; i < a.length(); ++i)

86. cout << a[i] << " ";

87. return 0;

88. }