深入理解C++模板如何实现多态思想

深入理解C++模板如何实现多态思想

C++模板是一种高度通用化的编程工具，除了可以用来实现代码复用之外，还可以用来实现多态的编程思想。在这里，我将详细介绍如何使用C++模板来实现多态的思想，涵盖泛型编程、函数模板、类模板等方面。

一、泛型编程
泛型编程是C++模板多态思想的最基本组成部分，其核心思想是将数据类型与算法分离，从而实现代码的通用化。在使用C++模板实现泛型编程时，需要定义一个模板函数或类，输入参数或成员变量都是泛型类型，这样就可以在运行时适应不同的数据类型进行运算。

例如，实现一个泛型的比较函数：

template<typename T>
bool compare(T a, T b)
{
    if(a < b) 
        return true;
    else 
        return false;
}

在上述示例代码中，<>中的typename T就是泛型类型，可以是任意类型，可以是内置的基本类型，也可以是用户自定义的类类型。

二、函数模板
函数模板是模板多态思想的常用方式。在C++中，函数模板可以实现类型无关的编程，对于不同类型的参数，编译器会自动实例化不同的函数，从而实现多态的效果。

例如，实现一个可以计算两个数之和的函数模板：

template <typename T>
T add(T a, T b)
{
    return a + b;
}

在上述示例代码中，编译器会自动实例化两个int类型的加法函数、两个double类型的加法函数，以及两个string类型的加法函数等等。

三、类模板
类模板也是一种常用的模板多态思想方式。在C++中，类模板可以定义一个通用的类模板，然后通过在实例化阶段为其传递不同的模板参数来生成不同类型的类。

例如，实现一个通用的stack模板：

template <typename T>
class Stack
{
private:
    vector<T> stackVector;
public:
    void push(T val)
    {
        stackVector.push_back(val);
    }
    void pop()
    {
        stackVector.pop_back();
    }
    T top()
    {
        return stackVector.back();
    }
};

在上述示例代码中，使用Vector来实现了一个通用的stack类模板，可以实例化int类型的stack, string类型的stack等等。

四、示例说明
以下是一个通过C++模板来实现多态思想的例子：

#include <iostream>
using namespace std;

template<class T>
class Animal {
public:
    virtual void say() {
        cout<<"Animal"<<endl;
    }
};

class Dog : public Animal<Dog> {
public:
    virtual void say() {
        cout <<"Dog"<<endl;
    }
};

class Duck : public Animal<Duck> {
public:
    virtual void say() {
        cout <<"Duck"<<endl;
    }
};

template<class T>
void say(Animal<T> &a) {
    a.say();
}

int main() {
    Dog dog;
    Duck duck;
    say(dog);
    say(duck);

    return 0;
}

在上述示例代码中，通过定义一个包含泛型参数的Animal类模板来实现多态思想。在Animal类模板的派生类Dog和Duck中，重写了虚拟函数say。在主函数中，定义了一个函数say，其入参是引用类型的Animal<>泛型类的实例，通过动态绑定，实现了在运行时多态调用不同类型的say函数。

总结
以上就是如何使用C++模板来实现多态思想的完整攻略。无论是使用泛型编程、函数模板还是类模板，都可以实现类型无关的编程，提高代码的可复用性和可扩展性。