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c++中模板(template)的基本用法_c++泛型编程模板语法详解

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发布: 2025-11-03 11:55:02
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模板是C++泛型编程的核心,通过template定义函数模板和类模板实现通用代码。使用typename或class声明类型参数,编译器根据调用时的实参自动推导生成具体实例。函数模板如template<typename T> T max(T a, T b)可处理不同类型;支持多参数模板如template<typename T, typename U>处理混合类型。类模板如template<typename T, int N> class Array定义通用数据结构,其中T为类型参数,N为非类型参数(需常量表达式)。模板参数包括类型参数、非类型参数(如整数、指针)和模板模板参数(高级用法)。实例化是编译器生成具体函数或类的过程,特化用于特殊类型处理:全特化如template<> bool max(bool a, bool b)针对特定类型重定义;部分特化适用于类模板,如对指针类型的特化。模板代码通常置于头文件中,因编译器需完整定义以完成实例化。掌握模板基础可提升代码复用性与灵活性,但需注意语法细节与实例化规则。

c++中模板(template)的基本用法_c++泛型编程模板语法详解

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,让编译器在调用时根据实际参数自动推导生成对应的函数或类实例。

函数模板的基本语法

函数模板用于创建适用于多种类型的通用函数。使用template关键字声明模板参数列表,然后定义函数。

基本格式如下:

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

其中typename T表示T是一个类型占位符,在调用时会被具体类型替换。也可以使用class T,两者在此场景下等价。

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使用示例:

max(3, 5); // T 被推导为 int
max(3.14, 2.7); // T 被推导为 double
max('a', 'z'); // T 被推导为 char

如果参数类型不同,可以指定多个模板参数:

template<typename T, typename U>
double add(T a, U b) {
    return a + b;
}

类模板的定义与使用

类模板允许我们定义一个通用的类结构,其成员变量和成员函数可以使用模板参数类型。

例如,定义一个简单的数组容器:

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

这里T是类型参数,N是非类型模板参数(必须是常量表达式)。

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使用方式:

Array arr; // 创建包含10个int的数组
arr[0] = 100;
cout << arr.size(); // 输出 10

模板参数的种类

模板可以接受多种类型的参数:

  • 类型参数:用typenameclass声明,代表任意类型
  • 非类型参数:如整数、指针、引用等,在编译期必须有确定值
  • 模板模板参数:参数本身也是一个模板(高级用法)

示例:

template<typename T, size_t Size>
struct Buffer {
    T buffer[Size];
};

模板的实例化与特化

当模板被调用时,编译器会根据传入的类型生成具体的函数或类,这个过程称为实例化。

有时候需要对特定类型做特殊处理,这时可以使用模板特化。

全特化示例:

template<>
bool max(bool a, bool b) {
    return a || b;
}

这表示对bool类型的max函数进行专门定义。

还可以做部分特化,主要用于类模板:

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

基本上就这些。掌握模板的基础用法后,就能写出更灵活、可复用的C++代码。注意模板代码通常全部放在头文件中,因为编译器需要看到完整定义才能实例化。虽然语法简单,但细节决定成败。

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