C++整理13_模板

模板（Templates）

模板是C++中支持泛型编程的一种机制，它允许开发者定义使用任意类型作为参数的函数和类。

1. 函数模板

• 概念：函数模板是一种允许函数接受任意类型参数的模板。
• 语法：

  template <typename T>
  void functionName(T param) {
      // 函数体，使用泛型类型T
  }
  

• 特点：函数模板在调用时才确定具体的类型，提供了代码复用和灵活性。

示例代码：

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

int main() {
    std::cout << max(1, 2) << std::endl;    // 使用整型
    std::cout << max(2.5, 3.1) << std::endl; // 使用浮点型
    return 0;
}

2. 类模板

• 概念：类模板是一种支持创建接受任意类型参数的类的模板。
• 语法：

  template <typename T>
  class ClassName {
  public:
      T member;
  
      ClassName(T value) : member(value) {}
  
      // 类成员函数
      void function() {
          // 使用泛型类型T
      }
  };
  

• 特点：类模板允许创建具有不同数据类型的类实例。

示例代码：

template <typename T>
class Stack {
private:
    T* data;
    size_t size;
    size_t capacity;

public:
    Stack(size_t capacity) : capacity(capacity), size(0), data(new T[capacity]) {}
    ~Stack() { delete[] data; }

    // 类成员函数
    void push(const T& value) {
        data[size++] = value;
    }

    T pop() {
        return data[--size];
    }
};

int main() {
    Stack<int> intStack(10);
    Stack<std::string> stringStack(10);
    // 使用Stack类模板
    return 0;
}

3. 非类型模板参数

• 概念：非类型模板参数是在编译时已知且用于控制模板行为的参数，它们不用于存储数据。
• 语法：

  template <typename T, int size>
  class Array {
      T arr[size];
  };
  

• 特点：非类型模板参数通常用于数组大小或其他编译时常量。

示例代码：

template <typename T, int N>
class Array {
public:
    T elements[N];

    void init() {
        for (int i = 0; i < N; ++i) {
            elements[i] = 0;
        }
    }
};

int main() {
    Array<int, 5> myArray;
    myArray.init(); // 初始化大小为5的整型数组
    return 0;
}

4. 标准模板库STL（Standard Template Library）

• 概念：STL是C++标准库的一部分，提供了一组通用的模板类和函数，用于处理常见的数据结构和算法。
• 特点：STL包括容器（如std::vector、std::map）、迭代器、算法（如std::sort、std::find）和函数对象（如std::plus、std::greater）。

示例代码：

#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<std::string> strings;
    strings.push_back("hello");
    strings.push_back("world");

    std::sort(strings.begin(), strings.end());

    for (const auto& str : strings) {
        std::cout << str << std::endl;
    }
    return 0;
}

模板是C++中强大的特性之一，它们提供了代码复用、类型安全性和性能优化。STL是模板最显著的应用之一，它极大地扩展了C++的能力，使其成为处理各种数据结构和算法的强大工具。