C++模板示例

C++模板是C++语言中的一个强大特性，它允许我们编写通用代码，这些代码可以处理不同类型的数据。模板在编程中起到了泛型的作用，使得我们能够创建可重用且灵活的函数和类。以下是对C++模板及其应用的详细说明。 **1. 函数模板** 函数模板是最基本的模板形式，它定义了一个可以处理多种类型的函数。函数模板的声明通常以`template <typename T>`开头，其中`T`是一个占位符，代表我们将要使用的任何类型。下面是一个简单的函数模板示例，用于交换两个变量的值： ```cpp template <typename T> void swap(T& a, T& b) { T temp = a; a = b; b = temp; } ``` 这个模板可以处理`int`、`float`、`double`甚至是自定义数据类型。 **2. 类模板** 类模板是创建泛型类的方法，它允许我们定义一个可以适用于多种类型的类。例如，我们可以创建一个表示队列的模板类： ```cpp template <typename T> class Queue { private: std::vector<T> elements; public: void enqueue(const T& item); T dequeue(); bool isEmpty() const; }; ``` 在这个例子中，`Queue`类可以存储`T`类型的元素，`T`可以是任何类型。 **3. 模板特化** 有时候，我们可能希望为特定类型提供不同的实现。这可以通过模板特化来实现。例如，对于上述的`swap`函数，我们可能希望在`std::string`类型上提供更高效的实现： ```cpp template <> void swap(std::string& a, std::string& b) { a.swap(b); } ``` **4. 模板参数推导** 在调用模板函数时，编译器会自动推断出模板参数的类型。例如，当我们调用`swap(5, 7)`时，编译器会推断出`T`为`int`类型。 **5. 带有默认参数的模板** C++11引入了模板默认参数，允许我们在模板实例化时提供部分或全部参数： ```cpp template <typename T = int> void printValue(const T& value) { std::cout << "Value: " << value << std::endl; } ``` 如果没有提供模板参数，`printValue`将默认使用`int`类型。 **6. 模板模板参数** 模板模板参数允许我们在模板中使用其他模板。例如，我们可以创建一个接受其他容器类型的模板函数，如`std::vector`或`std::list`： ```cpp template <template <typename, typename> class Container, typename T> void printContainer(const Container<T>& c) { for (const auto& elem : c) { std::cout << elem << " "; } std::cout << std::endl; } ``` 这允许我们打印任何实现了`Container`接口（如`std::vector`或`std::list`）的容器。 **7. 模板元编程** 模板元编程是一种在编译时执行计算的技术，它利用模板的性质来生成代码。例如，我们可以编写一个计算类型大小的模板： ```cpp template <typename T> struct TypeSize { static const size_t value = sizeof(T); }; ``` C++模板是一种强大的工具，它允许我们编写高度灵活和可重用的代码。通过理解并熟练掌握模板，开发者可以构建更加高效和优雅的C++程序。