【C++初阶】C++ 模板与 string 类详解

模板

当我们写交换两个元素的函数时，通常会这样写：

代码语言：javascript

AI代码解释

void swap(int& x, int& y) { int tmp = x; x = y; y = tmp; }

但是，如果要交换long long类型、double类型，甚至自定义类型，就需要写多个函数了。

为了解决这个问题，C++ 引入了模板这个概念。

1. 函数模板

代码语言：javascript

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template<class T> void swap(T& a1, T& a2) { T tmp = a1; a1 = a2; a2 = tmp; }

注意点：

1. class可以改成typename，现阶段两者没有区别
2. 实质：编译器自动推断，生成对应函数（类比类的实例化，称为模板的实例化）
3. 同一个T不能代表不同类型

代码语言：javascript

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int a = 1; double b = 2.0; swap(a, b); // 报错："swap": 未找到匹配的重载函数

处理不同类型的参数

方法1：强制类型转换

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template<class T> T add(const T& a, const T& b) { return a + b; } cout << add(a, (int)b) << endl;

这种方法有很多局限性。

方法2：显式实例化

代码语言：javascript

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add<int>(a, b); // 在前面加上类型

方法3：定义两个模板参数

代码语言：javascript

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template<class T1, class T2> T1 add(const T1& a, const T2& b) { return a + b; }

模板参数作为返回值

有些时候，编译器无从推断T的类型：

代码语言：javascript

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template<class T> T* func(int n) { return new T[n]; }

这个时候就必须显式实例化：

代码语言：javascript

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int* a = func<int>(5);

模板与普通函数的优先级

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template<class T1, class T2> T1 add(const T1& a, const T2& b) { return a + b; } int add(const int a, const int b) { return a + b; }

根据调试结果，优先调用对应的普通函数。

2. 类模板

为方便理解，先写一个简单的栈类：

代码语言：javascript

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template<class T> class stack { public: stack(int n = 4) : capacity(n) , size(0) , _arr(new T[n]) { } ~stack() { delete[] _arr; _arr = nullptr; capacity = 0; size = 0; } void push(const T& s) { if (capacity == size) { T* tmp = new T[2 * capacity]; memcpy(tmp, _arr, sizeof(T) * size); delete[] _arr; capacity *= 2; _arr = tmp; } _arr[size++] = s; } private: size_t capacity; size_t size; T* _arr; };

注意：类模板必须显式实例化

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stack<int> st1; stack<double> st2;

这样，就可以让栈中存储不同类型的元素了。

声明与定义分离

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// 声明 template<class T> class stack { public: // ... void push(const T& s); // ... }; // 定义 template<class T> void stack<T>::push(const T& s) { if (capacity == size) { T* tmp = new T[2 * capacity]; memcpy(tmp, _arr, sizeof(T) * size); delete[] _arr; capacity *= 2; _arr = tmp; } _arr[size++] = s; }

甚至可以使用不同的模板参数名：

代码语言：javascript

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template<class X> void stack<X>::push(const X& s) { // ... }

这也可以证明模板实质上是编译器自动生成特定元素类型的类。

有了模板，C++ 就可以写一份代码，无伤兼容各种类型，这就诞生了STL：让顺序表、栈、队列等数据结构由编译器帮你生成。

C++ string 类详解

简介

在认识 string 之前，先介绍两个有用的网站：

1. C++ 官方文档
   • 优点：更新及时
   • 缺点：较杂乱

在接下来的内容中，我们将使用非官方文档进行讲解。

1. 使用方法

注意：这里的一些代码不需要彻底理解，我们在模拟实现部分会详细讲解。