C++模板知识点总结

C++模板知识点总结

模板是C++语言中非常强大的特性之一，它允许我们编写泛型代码，从而能够处理不同数据类型的通用算法和数据结构。C++模板主要包括函数模板和类模板。以下是对C++模板相关知识点的总结。

1. 什么是模板

模板是一种通用的代码结构，能够根据具体的类型生成相应的代码。在C++中，模板分为函数模板和类模板。

2. 函数模板

函数模板允许我们编写与数据类型无关的函数。模板参数可以是类型参数，也可以是非类型参数。

定义函数模板：

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

使用函数模板：

int main() {
    int a = 5, b = 10;
    double x = 5.5, y = 10.5;

    std::cout << add(a, b) << std::endl;   // 输出 15
    std::cout << add(x, y) << std::endl;   // 输出 16.0

    return 0;
}

3. 类模板

类模板允许我们创建与数据类型无关的类。

定义类模板：

template <typename T>
class Box {
private:
    T value;
public:
    Box(T v) : value(v) {}
    T getValue() {
        return value;
    }
};

使用类模板：

int main() {
    Box<int> intBox(123);
    Box<double> doubleBox(456.78);

    std::cout << intBox.getValue() << std::endl;   // 输出 123
    std::cout << doubleBox.getValue() << std::endl; // 输出 456.78

    return 0;
}

4. 模板特化

模板特化是指为特定类型提供专门化的实现。当需要对某个特定类型进行特殊处理时，可以使用模板特化。

定义模板特化：

template <typename T>
class Box {
private:
    T value;
public:
    Box(T v) : value(v) {}
    T getValue() {
        return value;
    }
};

// 为 `char*` 类型提供特化
template <>
class Box<char*> {
private:
    char* value;
public:
    Box(char* v) : value(v) {}
    const char* getValue() {
        return value;
    }
};

使用模板特化：

int main() {
    Box<int> intBox(123);
    Box<char*> strBox("Hello");

    std::cout << intBox.getValue() << std::endl;    // 输出 123
    std::cout << strBox.getValue() << std::endl;    // 输出 Hello

    return 0;
}

5. 模板的默认参数

模板参数可以有默认值，当不指定模板参数时，会使用默认值。

定义带默认参数的模板：

template <typename T = int>
class Box {
private:
    T value;
public:
    Box(T v) : value(v) {}
    T getValue() {
        return value;
    }
};

使用带默认参数的模板：

int main() {
    Box<> intBox(123);   // 使用默认的 `int` 类型
    Box<double> doubleBox(456.78);

    std::cout << intBox.getValue() << std::endl;    // 输出 123
    std::cout << doubleBox.getValue() << std::endl; // 输出 456.78

    return 0;
}

6. 变量模板（C++14）

变量模板允许我们定义模板化的变量。

定义变量模板：

template <typename T>
constexpr T pi = T(3.1415926535897932385);

使用变量模板：

int main() {
    std::cout << pi<float> << std::endl;   // 输出 3.14159
    std::cout << pi<double> << std::endl;  // 输出 3.14159
    std::cout << pi<long double> << std::endl; // 输出 3.14159

    return 0;
}

7. 模板的编译和实例化

模板在使用时才会实例化，即在编译时根据使用模板的具体类型生成相应的代码。这种特性使得模板具有很高的灵活性，但也可能导致编译时间较长。

8. 总结

模板是C++中非常强大且灵活的特性，它使得代码可以重用，并且能够适应多种数据类型。理解并掌握模板的使用，对于编写高效、通用的代码具有重要意义。无论是函数模板还是类模板，都是我们在编程过程中不可或缺的工具。希望通过这篇总结，大家能够更好地理解和使用C++模板，为自己的编程之路增添一份力量。

谢谢大家！