C++（模板）

• 1. 函数模板（Function Templates）
  • 1.1 基本语法：
  • 1.2 使用示例：
• 2. 类模板（Class Templates）
  • 2.1 基本语法：
  • 2.2 使用示例：
• 3. 模板的特性

在C++中，模板是泛型编程的重要工具，用于编写通用和可重用的代码。模板主要有两种类型：函数模板和类模板。

1. 函数模板（Function Templates）

函数模板允许你定义一个函数，其操作可以应用于不同的数据类型。它们可以在编译时生成多个版本的函数，以适应不同的数据类型。

1.1 基本语法：

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

这里，template <typename T> 定义了一个模板，其中 T 是一个类型参数。max 函数可以接受任意类型的参数，只要这两个参数的类型相同。

1.2 使用示例：

int main() {
    cout << max(10, 20) << endl;    // 使用int
    cout << max(10.5, 20.5) << endl; // 使用double
    return 0;
}

C++编译器根据调用 max 函数时的参数类型自动生成相应的函数版本。

2. 类模板（Class Templates）

类模板允许你定义一个类，其数据成员和成员函数可以依赖于模板参数。这使得类可以处理不同的数据类型。

2.1 基本语法：

template <typename T>
class Stack {
private:
    vector<T> elements;
public:
    void push(const T& element) {
        elements.push_back(element);
    }
    T pop() {
        if (elements.empty()) throw out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack");
        T elem = elements.back();
        elements.pop_back();
        return elem;
    }
    bool empty() const {
        return elements.empty();
    }
};

这里，template <typename T> 定义了一个类模板，T 是一个类型参数。Stack 类可以处理任意类型的数据。

2.2 使用示例：

int main() {
    Stack<int> intStack;
    intStack.push(1);
    intStack.push(2);
    cout << intStack.pop() << endl;  // 输出 2

    Stack<string> stringStack;
    stringStack.push("hello");
    stringStack.push("world");
    cout << stringStack.pop() << endl; // 输出 "world"

    return 0;
}

3. 模板的特性

1. 模板特化（Template Specialization）：

   • 全特化：为特定类型提供特定实现。

     template <>
     class Stack<bool> {
         // 特化版本的实现
     };
     

   • 偏特化：为模板参数的某些组合提供特定实现。

     template <typename T>
     class Pair<T, T> {
         // 特化版本的实现
     };
     

2. 非类型模板参数：
   模板参数不仅可以是类型，也可以是常量值。

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

3. 模板递归：
   可以在模板中进行递归定义，用于编写复杂的编译时计算。

模板机制提供了极大的灵活性和重用性，是C++语言强大的特性之一。