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初阶模板（C++）

news 2026/5/6 20:07:28

1. 泛型编程

正常实现一个通用的交换函数如下

//----泛型编程--- void Swap(int& left, int& right) { int temp = left; left = right; right = temp; } void Swap(double& left, double& right) { double temp = left; left = right; right = temp; } void Swap(char& left, char& right) { char temp = left; left = right; right = temp; }

使用函数重载虽然可以实现，但是有一下几个不好的地方：
1. 重载的函数仅仅是类型不同，代码复用率比较低，只要有新类型出现时，就需要用户自己增
加对应的函数
2. 代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错
那能否告诉编译器一个模子，让编译器根据不同的类型利用该模子来生成代码呢？.
如果在C++中，能够存在这样一个模具，通过给这个模具中填充不同材料(类型)，来获得不同
材料的铸件(即生成具体类型的代码），那将会节省许多头发

泛型编程：编写与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段。模板是泛型编程的基础

2.模板

模板分为函数模板和类模板

1.函数模板

函数模板概念
函数模板代表了一个函数家族，该函数模板与类型无关，在使用时被参数化，根据实参类型产生
函数的特定类型版本。
函数模板格式
template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型函数名(参数列表){}

template<typename T> void Swap( T& left, T& right) { T temp = left; left = right; right = temp; }

注意：typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class(切记：不能使用struct代替
class)

函数模板的原理
函数模板是一个蓝图，它本身并不是函数，是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。
所以其实模板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器在编译器编译阶段，对于模板函数的使用，编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应类型的函数以供调用。比如：当用double类型使用函数模板时，编译器通过对实参类型的推演，将T确定为double类型，然后产生一份专门处理double类型的代码，对于字符类型也是如此。

函数模板的实例化
用不同类型的参数使用函数模板时，称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为：隐式实例化
和显式实例化。

1. 隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型

2. 显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

//---函数模板的隐式实例化---让编译器根据实参推演模板参数的实际类型 template <typename T> T Add(const T& left,const T& right) { return left + right + 10; } //int Add(const int left, const int right) //{ // return left + right; //} int main() { int a = 10, b = 33; Swap(a, b);//---函数模板的隐式实例化 double x = 10.2, y = 10.3;//如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，如果无法转换成功编译器将会报错 Add(a, (int)y);//若存在普通函数则会进入普通函数进行强制类型转化丢失精度值 无则需要自己强转所需类型 Add<double>(x, b);//---函数模板的显式实例化 return 0; }

模板参数的匹配原则

//函数匹配原则1. 一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在，而且该函数模板还可以被实例化为这个非模板函数
//函数匹配原则2.对于非模板函数和同名函数模板，如果其他条件都相同，在调动时会优先调用非模板函数而
//不会从该模板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数，那么将选择模板
//函数匹配原则3. 模板函数不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换

2.类模板

类模板的定义格式

//template<class T1, class T2,class Tn> //class 类模板名 //{ // // 类内成员定义 //};

#include<iostream> using namespace std; // 类模版 template<typename T> class Stack { public: Stack(size_t capacity = 4) { _array = new T[capacity]; _capacity = capacity; _size = 0; } void Push(const T& data); private: T* _array; size_t _capacity; size_t _size; }; // 模版不建议声明和定义分离到两个文件.h 和.cpp会出现链接错误 template<class T> void Stack<T>::Push(const T& data) { // 扩容 _array[_size] = data; ++_size; } int main() { Stack<int> st1; // int-----就是用一段栈的代码得到实例化可以存储不同类型的栈空间栈对象 Stack<double> st2; // double //类模板实例化与函数模板实例化不同，类模板实例化需要在类模板名字后跟<>， //然后将实例化的 //类型放在<>中即可，类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类。 return 0; }

类模板的实例化
类模板实例化与函数模板实例化不同，类模板实例化需要在类模板名字后跟<>，然后将实例化的
类型放在<>中即可，类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类。具体见上面代码