c++模板（template）的基本用法_c++泛型编程与模板函数示例详解

C++模板通过template定义函数和类模板，实现泛型编程，提升代码复用性；支持单个或多个类型参数，可处理不同类型数据；类模板需指定参数实例化，模板代码须在头文件中定义以确保可见性。

C++模板是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，可以定义函数模板和类模板，让编译器在调用时根据实际传入的类型自动生成对应的函数或类。这种机制提高了代码复用性，减少了重复编写相似逻辑的工作量。

函数模板的基本语法

函数模板使用 template 关键字定义，后面跟着模板参数列表，通常用 typename 或 class 声明类型占位符。

例如，实现一个通用的比较函数：

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

调用方式如下：

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int x = 5, y = 10;
double m = 3.14, n = 2.71;
std::cout << max(x, y) << std::endl;     // 输出 10
std::cout << max(m, n) << std::endl;     // 输出 3.14

编译器会根据传入参数的类型自动推导 T 的具体类型，并生成相应的函数实例。

多个模板参数的使用

模板可以接受多个类型参数，适用于处理不同类型的数据。

例如，定义一个打印两个不同类型的值的函数：

template 
void printValues(T1 a, T2 b) {
    std::cout << "First: " << a << ", Second: " << b << std::endl;
}

调用示例：

printValues(42, "Hello");        // T1=int, T2=const char*
printValues(3.14, true);         // T1=double, T2=bool

每个调用都会生成一个独立的函数版本，适配各自的参数类型。

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类模板的定义与实例化

类模板用于创建通用的数据结构，比如容器类。

定义一个简单的数组包装类：

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

这里 T 是元素类型，N 是数组大小（非类型模板参数）。

使用方式：

Array intArray;
Array doubleArray;
intArray[0] = 100;
std::cout << "Size: " << intArray.size() << std::endl;  // 输出 5

注意：类模板在使用时必须明确指定模板参数，除非使用了C++17的类模板参数推导（适用于构造函数传参的情况）。

模板的常见注意事项

模板代码必须在头文件中定义，因为编译器需要在编译期看到完整的模板定义才能实例化。

以下情况可能导致编译错误：

• 将模板声明放在 .h 文件，而定义放在 .cpp 文件
• 调用模板函数时传入无法比较的类型（如自定义类未重载操作符）
• 模板参数不匹配，例如期望整数但传入浮点数作为非类型参数

解决方法是确保所有模板代码可见，并为自定义类型提供必要的运算支持。

基本上就这些。掌握模板的基本用法后，可以进一步学习特化、偏特化、可变参数模板等高级特性，逐步深入泛型编程的世界。