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。例如,函数模板max可自动推导或显式指定类型实例化;类模板如Array支持类型与非类型参数,用于构建通用数据结构。模板在调用时才实例化,定义需放在头文件中以避免链接错误。支持多参数及默认值,如PairArray可省略默认大小。掌握基础后可进阶学习特化、变参等特性,同时注意类型约束与语义正确性。

模板是C++中实现泛型编程的核心工具,它允许我们编写与数据类型无关的通用代码。通过模板,函数和类可以在多种类型上复用,而无需为每种类型重复编写逻辑。
函数模板使用template关键字定义,后跟模板参数列表,然后是函数声明。
例如,写一个能比较两个值大小的通用函数:
template <typename T>
T max(T a, T b) {
return (a > b) ? a : b;
}
这里typename T表示T是一个待定的类型。调用时编译器会根据传入的参数自动推导类型:
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int x = 5, y = 10; double m = 3.14, n = 2.71; std::cout << max(x, y); // 实例化为 max<int> std::cout << max(m, n); // 实例化为 max<double>
也可以显式指定类型:
max<int>(5, 10);
类模板适用于需要支持多种类型的容器或数据结构。比如一个简单的数组包装类:
template <typename T, int N>
class Array {
private:
T data[N];
public:
T& operator[](int index) { return data[index]; }
int size() const { return N; }
};
这个类模板接受一个类型参数T和一个非类型参数N(数组长度)。使用方式如下:
Array<int, 10> intArray; Array<double, 5> doubleArray; intArray[0] = 42; std::cout << intArray.size(); // 输出 10
模板不会在定义时生成代码,只有在被调用或实例化时,编译器才会根据具体类型生成对应的函数或类。这个过程叫“实例化”。
注意:模板的定义(包括函数体或类成员函数)通常要放在头文件中,因为编译器需要在每个使用模板的翻译单元看到完整定义。
如果把模板实现写在cpp文件里,链接时可能会报“未定义的引用”错误。
模板可以有多个参数,包括类型和非类型参数:
template <typename T, typename U, int Size = 10>
class PairArray {
T first[Size];
U second[Size];
};
使用时可省略默认值:
PairArray<int, double> pa; // Size 使用默认 10 PairArray<char, float, 20> pb; // Size 指定为 20
基本上就这些。掌握模板的基础用法后,可以进一步学习特化、偏特化、可变参数模板等高级特性。写模板时注意类型约束和语义正确性,避免隐式转换带来的问题。
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