Template trong C++

Template là nền tảng của lập trình tổng quát (generic programming), tức là viết code theo các mà độc lập với bất kỳ kiểu cụ thể nào.

Một Template là một blueprint hoặc là phương thức để tạo một lớp hoặc một hàm tổng quát. Các Library Container như Iterator và các thuật toán là các ví dụ của lập trình tổng quát và đã được phát triển bởi sử dụng khái niệm Template.

Mỗi container có một định nghĩa đơn, ví dụ vector, nhưng chúng ta có thể định nghĩa nhiều loạt vector khác nhau, ví dụ: vector <int> hoặc vector <string>.

Template là từ khóa trong C++, chúng ta có thể hiểu rằng là nó một kiểu dữ liệu trừu tượng, đặc trưng cho các kiểu dữ liệu cơ bản. Template là từ khóa báo cho trình biên dịch rằng đoạn mã sau đây định nghĩa cho nhiều kiểu dữ liệu và mã nguồn của nó sẽ được biên dịch sinh ra tương ứng cho từng kiểu dữ liệu trong quá trình biên dịch. Có hai kiểu Template trong C++:

Function Template trong C++

Dưới đây là cú pháp chung của một định nghĩa Function Template trong C++:

template <class kieu_du_lieu> kieu_tham_chieu ten_ham(danh sach tham so)
{
   // phan than ham
} 

Ở đây, kieu_du_lieu là một tên một kiểu dữ liệu được sử dụng bởi hàm. Tên này có thể được sử dụng bên trong định nghĩa hàm.

Sau đây là một ví dụ về Function Template trả về giá trị lớn nhất của hai giá trị:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

template <typename code24h>
inline code24h const& Max (code24h const& a, code24h const& b) 
{ 
    return a < b ? b:a; 
} 
int main ()
{
 
    int i = 15;
    int j = 26;
    cout << "Gia tri lon nhat cua (i, j) la: " << Max(i, j) << endl; 

    double f1 = 4.5; 
    double f2 = 14.2; 
    cout << "Gia tri lon nhat cua (f1, f2) la: " << Max(f1, f2) << endl; 

    string s1 = "HocLapTrinhCplusplus"; 
    string s2 = "Taicode24h"; 
    cout << "Gia tri lon nhat cua (s1, s2) la: " << Max(s1, s2) << endl; 

   return 0;
}

Tại dòng template <typename code24h>, nếu bạn sử dụng class thay cho typename như trong cú pháp, thì chương trình vẫn chạy bình thường. Bởi vì với class và typename đã được định nghĩa trong C++. Còn với các tên khác, như tenKieuCuaToi, thì nó sẽ không chạy!!

Biên dịch và chạy chương trình C++ trên sẽ cho kết quả sau:

Class Template trong C++

Giống như khi chúng ta có thể định nghĩa Function Template, chúng ta cũng có thể định nghĩa Class Template trong C++. Cú pháp chung của định nghĩa Class Template trong C++ là:

template <class kieu_du_lieu> class ten_lop {
.
.
.
}

Ở đây, kieu_du_lieu là tên kiểu, mà sẽ được xác định khi một lớp được khai báo. Bạn có thể định nghĩa nhiều hơn một kiểu dữ liệu tổng quát (generic) bởi sử dụng một danh sách phân biệt nhau bởi dấu phảy.

Ví dụ sau định nghĩa lớp Stack và triển khai các phương thức tổng quát để push và pop các phần tử từ Stack đó. (Stack: ngăn xếp, push: thêm nút mới vào đỉnh stack, pop: thao tác lấy 1 phần tử từ đỉnh stack).

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cstdlib>
#include <string>
#include <stdexcept>

using namespace std;

template <class code24h>
class Stack { 
  private: 
    vector<code24h> phantu;     // cac phan tu 

  public: 
    void push(code24h const&);  // hoat dong push phan tu 
    void pop();               // hoat dong pop phan tu 
    code24h top() const;            // tra ve phan tu tren cung 
    bool empty() const{       // tra ve true neu la trong.
        return phantu.empty(); 
    } 
}; 

template <class code24h>
void Stack<code24h>::push (code24h const& elem) 
{ 
    // phu them ban sao cua phan tu da truyen 
    phantu.push_back(elem);    
} 

template <class code24h>
void Stack<code24h>::pop () 
{ 
    if (phantu.empty()) { 
        throw out_of_range("Stack<>::pop(): stack da trong!"); 
    }
	// xoa phan tu cuoi cung 
    phantu.pop_back();         
} 

template <class code24h>
code24h Stack<code24h>::top () const 
{ 
    if (phantu.empty()) { 
        throw out_of_range("Stack<>::top(): stack da trong!"); 
    }
	// tra ve ban sao cua phan tu cuoi cung 
    return phantu.back();      
} 

int main() 
{ 
    try { 
        Stack<int>         stackSoNguyen;  // mot stack cua cac so nguyen
        Stack<string> stackChuoi;    // mot stack cua cac chuoi

        // thao tac tren stack cac so nguyen 
        stackSoNguyen.push(10); 
        cout << stackSoNguyen.top() <<endl; 

        // thao tac tren stack cua chuoi
        stackChuoi.push("code24hXinChaoCacBan"); 
        cout << stackChuoi.top() << std::endl; 
        stackChuoi.pop(); 
        stackChuoi.pop(); 
    } 
    catch (exception const& ex) { 
        cerr << "Exception: " << ex.what() <<endl; 
        return -1;
    } 
} 

Trong chương trình trên, ngoại lệ out_of_range đã được định nghĩa sẵn trong C++. Biên dịch và chạy chương trình C++ trên sẽ cho kết quả sau: