详解C++编程中类模板的相关使用知识

什么是类模板

类模板是一种可以创建不同数据类型的类的模板，它可以让程序员在写代码时不必考虑具体的数据类型，而只需要根据需求定义好类模板，然后通过传递不同的数据类型来进行实例化使用。

类模板一般使用关键字template定义，具体定义方式如下：

template<class 类型参数1,..., class 类型参数n> class 类模板名 { 
   //此处的类模板定义 
};

其中，类型参数1到类型参数n是用于代表实际数据类型的参数，可以是任意标识符（比如T、type等），使用时将类型名放在括号中即可（如<int>，<double>等）。

类模板实例化

类模板定义好之后，我们需要根据不同的数据类型进行实例化，以便使用。

显示具体化

我们可以使用显式具体化（也称为全特化）的方式，通过指定类型参数的具体类型，来明确具体化模板。具体地说，就是为模板中的某个特定类型参数，显示地指定一个具体的类型。示例如下：

template <typename T>
class myClass{
    public:
        void show() { std::cout << "调用的是原始模板" << std::endl; }
};

template <>
class myClass<int>{
    public:
        void show() { std::cout << "调用的是myClass<int>的特化模板" << std::endl; }
};

int main(){
    myClass<double> obj1;
    myClass<int> obj2;
    obj1.show(); //输出：调用的是原始模板
    obj2.show(); //输出：调用的是myClass<int>的特化模板
    return 0;
}

在上述代码中，我们首先定义了一个名为myClass的模板类，并且定义了一个show()函数。随后，我们使用显式具体化的方式，将其扩展为myClass<int>的特化模板，并重新定义了其中的show()函数。最后，在main()函数中，我们实例化了myClass<double>和myClass<int>两个对象，并调用了它们的show()函数。

当我们调用obj1.show()时，由于其是myClass<double>类型的对象，所以会调用原始模板类中的show()函数，输出为“调用的是原始模板”；而当我们调用obj2.show()时，由于其是myClass<int>类型的对象，所以会调用表示特化模板的show()函数，输出为“调用的是myClass的特化模板”。

隐式具体化

另外一种指定模板具体化的方式就是隐式具体化，也称为部分特化（Partial specialization）。使用这种方式可以针对某一种模板类型进行特化，进一步定制模板的具体行为。

template <typename T>
class myClass{
    public:
        void show() { std::cout << "调用的是原始模板" << std::endl; }
};

template <typename T>
class myClass<T*>{
    public:
        void show() { std::cout << "调用的是myClass<T*>的特化模板" << std::endl; }
};

int main(){
    myClass<double> obj1;
    myClass<double*> obj2;
    obj1.show(); //输出：调用的是原始模板
    obj2.show(); //输出：调用的是myClass<T*>的特化模板
    return 0;
}

在上述代码中，我们首先定义了一个名为myClass的模板类，并且定义了一个show()函数。随后，我们使用隐式具体化的方式，将其扩展为myClass<T*>的特化模板，表示某种类型T的指针类型。最后，在main()函数中，我们实例化了myClass<double>和myClass<double*>两个对象，并调用了它们的show()函数。

当我们调用obj1.show()时，由于其是myClass<double>类型的对象，所以会调用原始模板类中的show()函数，输出为“调用的是原始模板”；而当我们调用obj2.show()时，由于其是myClass<double*>类型的对象，所以会调用表示特化模板的show()函数，输出为“调用的是myClass的特化模板”。

类模板成员函数

类模板的成员函数方式与普通类的成员函数定义方式类似，一般使用template关键字定义，同时可以在类外部进行定义实现。示例如下：

template <typename T>
class myClass{
    public:
        void show(T temp);
};

template <typename T>
void myClass<T>::show(T temp){
    std::cout << "传递的参数值为：" << temp << std::endl;
}

int main(){
    myClass<int> obj1;
    obj1.show(100); //输出：传递的参数值为：100
    myClass<double> obj2;
    obj2.show(3.1415); //输出：传递的参数值为：3.1415
    return 0;
}

在上述代码中，我们首先定义了一个名为myClass的模板类，其中定义了一个名为show()的成员函数，并且在外部进行了实现定义。随后，在main()函数中，我们实例化了myClass<int>和myClass<double>两个对象，并调用了它们的show()函数，并且将不同类型的参数值传递给了函数。

结语

类模板是C++中非常重要的一种语言特性，它可以让我们在编写代码时更加高效和灵活，同时也为我们提供了很多重要的编程工具。通过不同的方式，我们可以实现对类模板的扩展和优化，以便更好地适应不同的应用场景。