**模板（Templates）是C++编程语言中的一个重要特性，它允许程序员定义泛型代码，即可以在多种数据类型上工作的函数和类。在本讲座中，我们将深入探讨C++模板的概念、用途以及如何有效地使用它们。**
### 1. 模板的基本概念
模板是一种元编程工具，它提供了一种方式来编写不依赖于特定数据类型的代码。通过模板，我们可以创建函数模板和类模板。函数模板用于定义通用的函数，而类模板则用于创建泛型类。
### 2. 函数模板
函数模板的定义通常以`template`关键字开头，后面跟着模板参数列表，然后是函数的返回类型和函数体。例如，一个简单的函数模板`max`，用于找出两个值中的较大者：
```cpp
template <typename T>
T max(T a, T b) {
return a > b ? a : b;
}
```
这里的`T`是一个模板参数，表示任意类型。在调用函数时，编译器会根据传递的实参类型推断出`T`的具体类型。
### 3. 类模板
类模板与函数模板类似，只是它定义了一个泛型类。例如，一个简单的泛型栈类模板：
```cpp
template <typename T>
class Stack {
public:
void push(T value);
T pop();
bool isEmpty();
private:
std::vector<T> elements;
};
```
这里的`Stack`类模板可以用于存储任何类型的数据，如整数、浮点数或自定义对象。
### 4. 模板实例化
当你使用模板时，编译器会为每个不同的类型创建一个新的函数或类的实例，这个过程称为模板实例化。例如，使用`max`函数模板的实例可能如下：
```cpp
int main() {
int x = max(5, 7); // 实例化为int类型的max函数
double y = max(3.14, 2.71); // 实例化为double类型的max函数
return 0;
}
```
### 5. 静态多态与动态多态
模板提供了静态多态（Static Polymorphism），即在编译期间就确定了类型。相比之下，继承和虚函数提供了动态多态，类型是在运行时决定的。静态多态可以避免运行时的类型检查开销，提高程序效率。
### 6. 模板特化（Template Specialization）
有时我们可能需要为特定类型提供特殊的实现。这时，可以使用模板特化。例如，如果我们想要为`max`函数模板提供一个特殊的版本，用于处理`std::string`类型：
```cpp
template <>
std::string max<std::string>(std::string a, std::string b) {
return a.length() > b.length() ? a : b;
}
```
### 7. 模板模板参数
除了类型参数外，还可以使用模板模板参数，允许你接受一个模板作为参数。这对于创建通用容器或算法非常有用。例如：
```cpp
template <template <typename> class Container>
void printContainer(Container<int>& c) {
for (const auto& element : c) {
std::cout << element << " ";
}
}
```
这个`printContainer`函数可以接受任何实现了迭代器接口的容器，如`std::vector`或`std::list`。
### 8. 模板的缺点
虽然模板提高了代码的重用性，但也会导致编译器生成大量的代码，可能导致较大的可执行文件。此外，模板可能导致编译错误难以理解和调试。
### 9. C++11以后的模板改进
C++11引入了一些对模板的新特性，如模板别名、右值引用和完美转发，这些都增强了模板的功能和灵活性。
### 10. 结论
C++模板是强大的工具，能够编写高度通用的代码。理解并熟练掌握模板是成为C++高级开发者的必经之路。通过深入学习和实践，你可以利用模板编写出高效、灵活且易于维护的代码。
在PPT中，我们会详细介绍上述知识点，并通过实例演示如何在实际项目中应用模板。同时，还会探讨一些高级主题，如模板元编程和SFINAE原则，帮助你进一步提升C++编程技能。
templates.rar （5个子文件） 
templates 
Vector.h 1KB
