详解C++ 模板编程

详解C++ 模板编程攻略

什么是模板编程

模板编程是一种C++编程技术，利用它可以编写具有通用性和可重用性的代码。使用模板编程技术，我们可以让我们的代码更加灵活且容易扩展。

模板编程主要依托于C++的模板（template）机制，通过在编译期间对类型参数进行自动推导，以实现代码的通用性和类型无关性。

模板的解析

在C++中，我们可以通过template来声明函数模板或者类模板，用来在编译时期对不同类型的变量进行通用处理。

函数模板

函数模板定义通用函数，可以处理多种不同类型的情况。

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

代码中T表示模板参数，可以在函数定义时通过该参数类型来定义我们通用的函数逻辑。

类模板

类模板是一种通用的类定义，可以处理多种不同类型的情况。

template<typename T>
class Stack {
public:
    void push(const T& value);
    T pop();
private:
    vector<T> items;
};

代码中的T也是模板参数，可以用来定义我们通用的类逻辑。

模板的使用

使用模板需要遵循一定的语法规则，在函数或类调用时需要制定被调用的模板类型。

函数模板使用

int maxInt = max<int>(a, b);
double maxDouble = max<double>(c, d);

在函数调用时，通过< >符号来为模板参数指定类型。

类模板使用

Stack<int> intStack;
intStack.push(1);
intStack.push(2);
int popped = intStack.pop();

在声明类对象时，通过< >符号来为模板参数指定类型。

示例演示

示例1：函数模板

#include <iostream>
using namespace std;

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

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    double c = 1.2, d = 4.5;

    int maxInt = max<int>(a, b);
    double maxDouble = max<double>(c, d);

    cout << "Max of int: " << maxInt << endl;
    cout << "Max of double: " << maxDouble << endl;

    return 0;
}

输出：

Max of int: 20
Max of double: 4.5

在该示例中，我们定义了一个函数模板max，它可以处理整型和浮点型数据。在main函数中，我们调用了两次max函数，并通过< >符号为模板参数指定了不同的类型。

示例2：类模板

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

// class template
template<typename T>
class Stack {
public:
    void push(const T& value);
    T pop();
private:
    vector<T> items;
};

template<typename T>
void Stack<T>::push(const T& value) {
    items.push_back(value);
}

template<typename T>
T Stack<T>::pop() {
    T lastItem = items.back();
    items.pop_back();
    return lastItem;
}

int main() {
    Stack<int> intStack;
    intStack.push(1);
    intStack.push(2);
    int popped = intStack.pop();

    cout << "Popped item: " << popped << endl;
    cout << "Size of stack: " << intStack.size() << endl;

    return 0;
}

输出：

Popped item: 2
Size of stack: 1

在该示例中，我们定义了一个类模板Stack，它可以处理整型数据。在main函数中，我们声明了一个Stack对象并调用了它的push和pop方法。

总结

模板编程是C++最强大的编程技术之一，可以提供更加通用、可重用的代码，极大地提高了程序员的编程效率。在使用模板时，需要注意模板参数的指定和语法规范。