【C++】探索C++模板编程

文章目录

什么是C++模板？
模板的基本语法
类型模板参数
模板函数的示例
类模板的示例
总结

C++模板是一种强大的编程工具，它可以实现泛型编程，使代码更加灵活和可重用。本篇博客将介绍C++模板的基本语法、类型模板参数和模板函数的使用，并通过示例代码演示模板在实际开发中的应用。

什么是C++模板？

C++模板是一种通用的代码蓝图，允许根据不同类型的参数生成特定的函数或类。模板可以在编译时进行类型安全检查，并在运行时生成对应的代码，提高代码的复用性和性能。

模板的基本语法

在C++中，我们可以使用template关键字来定义模板。模板可以包含类型参数和非类型参数，用于接收不同的参数类型和值。下面是一个使用模板的基本语法：

template <typename T>
// 或者
template <class T>// 使用模板定义函数
void print(T value) {// 函数体
}// 使用模板定义类
template <typename T>
class MyTemplateClass {// 类定义
};

类型模板参数

类型模板参数允许我们以泛型的方式接受不同类型的参数。例如，我们可以定义一个模板函数来比较两个数的大小：

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

在上面的代码中，typename T表示我们将接受一个类型为T的参数。模板函数max可以接受不同类型的参数（如int、float、double等），并返回较大的值。

模板函数的示例

下面是一个使用模板函数的示例，计算数组的平均值：

template <typename T, int size>
T average(T arr[]) {T sum = 0;for (int i = 0; i < size; i++) {sum += arr[i];}return sum / size;
}int main() {int intArr[] = {1, 2, 3, 4, 5};double doubleArr[] = {1.5, 2.5, 3.5, 4.5, 5.5};int intAvg = average<int, 5>(intArr);double doubleAvg = average<double, 5>(doubleArr);// 输出结果cout << "Int average: " << intAvg << endl;cout << "Double average: " << doubleAvg << endl;return 0;
}

在这里插入图片描述
在上面的代码中，我们定义了一个模板函数average，它接受一个类型为T的数组和一个非类型参数size，用于指定数组的大小。在main函数中，我们分别传递了一个int类型的数组和一个double类型的数组，并调用了average函数来计算它们的平均值。

类模板的示例

当涉及到类模板时，我们可以将模板应用于整个类定义，以便在不同类型的参数下生成具体的类。以下是一个示例，演示了如何使用类模板创建一个通用的栈（stack）类：

template <typename T>
class Stack {
private:T* data; // 存储数据的数组int size; // 栈的大小int top; // 栈顶位置public:Stack(int s) : size(s), top(-1) {data = new T[size]; // 动态分配内存}~Stack() {delete[] data; // 释放内存}void push(T value) {if (top == size - 1) {cout << "Stack is full." << endl;} else {data[++top] = value;}}T pop() {if (top == -1) {cout << "Stack is empty." << endl;return T(); // 返回默认值} else {return data[top--];}}
};

在上述示例中，我们定义了一个名为Stack的类模板，它接受一个类型参数T。类模板有一个私有数据成员data，用于存储栈中的元素；还有三个私有成员变量size、top，分别表示栈的大小和栈顶的位置。公共成员函数push和pop用于向栈中添加元素和移除元素。

通过使用类模板，我们可以在不同的类型参数下创建具体的栈对象。以下是一个示例，展示了如何使用Stack类模板创建整数栈和浮点数栈：

int main() {Stack<int> intStack(5); // 创建一个整数栈，大小为5Stack<float> floatStack(3); // 创建一个浮点数栈，大小为3intStack.push(1);intStack.push(2);intStack.push(3);floatStack.push(1.5);floatStack.push(2.5);cout << "Popped value from intStack: " << intStack.pop() << endl;cout << "Popped value from floatStack: " << floatStack.pop() << endl;return 0;
}