C++ template模板编程_C++函数模板与类模板

模板是C++泛型编程的核心,通过template定义函数和类模板实现类型无关的通用代码。1. 函数模板如template T max(T a, T b)可自动推导类型生成实例,支持多个参数与尾置返回类型;2. 类模板如Stack用于通用数据结构,使用时需指定类型如Stack;3. 模板支持非类型参数如template定义固定大小数组;4. 模板仅在调用时实例化,支持全特化(如max)和类的部分特化以处理特殊类型。合理使用模板可提升代码复用性与性能。

c++ template模板编程_c++函数模板与类模板

模板是C++中实现泛型编程的核心机制,它允许我们编写与数据类型无关的通用代码。通过模板,可以定义函数模板和类模板,让同一份代码适用于多种类型,提升代码复用性和可维护性。

函数模板(Function Template)

函数模板是一种抽象函数定义,编译器根据调用时传入的参数类型自动推导并生成具体的函数实例。

定义函数模板使用 template 关键字,后跟模板参数列表:

template
T max(T a, T b) {
    return a > b ? a : b;
}

这里 T 是一个占位类型名,可以在函数体内作为参数类型、返回类型或局部变量类型使用。调用时:

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int x = 5, y = 10;
double m = 3.14, n = 2.71;
auto result1 = max(x, y); // 实例化为 int max(int, int)
auto result2 = max(m, n); // 实例化为 double max(double, double)

也可以显式指定模板参数:

max(1.5f, 2.5f);

多个模板参数也是支持的:

template
auto add(T a, U b) -> decltype(a + b) {
    return a + b;
}

使用尾置返回类型 decltype 可以让返回值类型由表达式决定。

类模板(Class Template)

类模板用于定义通用的数据结构,比如标准库中的 std::vectorstd::pair 等。

定义一个简单的类模板:

template
class Stack {
private:
    std::vector elements;
public:
    void push(const T& value) {
        elements.push_back(value);
    }
    void pop() {
        if (!elements.empty())
            elements.pop_back();
    }
    T top() const {
        return elements.back();
    }
    bool empty() const {
        return elements.empty();
    }
};

使用时需指定具体类型:

Stack intStack;
Stack stringStack;
intStack.push(10);
stringStack.push(“hello”);

类模板也可以有多个模板参数:

template
class Map { … };

模板参数的其他形式

除了类型参数(typename 或 class),模板还可以接受非类型参数,例如整型常量:

template
class Array {
private:
    T data[N];
public:
    T& operator[](int index) { return data[index]; }
    int size() const { return N; }
};

使用方式:

Array arr; // 固定大小为10的数组

注意:非类型参数必须在编译期确定,比如字面量、const 常量或枚举值。

模板的实例化与特化

模板不会在定义时生成代码,只有在被调用或使用时才会实例化出具体类型的版本。

有时需要对特定类型做特殊处理,这时可以使用模板特化:

// 全特化:完全指定所有模板参数
template
bool max(bool a, bool b) {
    return a || b;
}

也可以部分特化类模板(仅适用于类模板):

template
class Container {
    // 针对指针类型的特化版本
};

模板编程强大但复杂,合理使用能极大提升代码灵活性和性能。掌握函数模板和类模板的基本语法与应用场景,是深入现代C++开发的重要一步。

基本上就这些,不复杂但容易忽略细节。

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