C++模板 PPT

在C++编程中，模板是一种强大的工具，它允许程序员创建泛型代码，即代码能够处理多种数据类型。泛型编程的核心理念是编写不依赖于特定数据类型的通用算法或类，这样可以提高代码的复用性和灵活性。C++模板分为两种主要形式：函数模板和类模板。 1. **函数模板**： 函数模板是为了解决函数重载的问题，特别是当有多个函数的行为类似，只是处理的数据类型不同时。传统的函数重载需要为每种类型写一份代码，而函数模板则通过参数化类型（T）来实现。例如，`swap`函数模板如下： ```cpp template<typename T> void swap(T& a, T& b) { T t = a; a = b; b = t; } ``` 这个函数模板可以接受任何类型的引用参数，执行交换操作。在调用时，编译器会根据传入的参数类型自动推导出T的具体类型，生成相应的函数实例。 2. **函数模板参数**： 函数模板参数分为数据参数和类型参数。数据参数按值进行匹配，而类型参数按名称匹配，这意味着在调用函数模板时，类型必须完全匹配。例如，以下代码中`swap`函数模板无法与非引用类型和不同类型匹配： ```cpp swap(ia, db); // error swap(s1, s2); // error ``` 这里的错误是因为类型不匹配，编译器无法生成合适的函数实例。 3. **类模板**： 类模板是为类定义的一种模板，它可以创建一系列相关的类，这些类有着相同的结构，但处理不同的数据类型。类模板的关键字是`template`，其定义方式与函数模板类似。例如，STL中的`vector`就是一个类模板，可以用来创建存储各种类型元素的动态数组。 4. **实例化**： 当模板被用于创建具体的函数或类时，这个过程就称为实例化。实例化可以在编译时由编译器自动完成，也可以在源代码中显式进行。 5. **程序组织**： 在C++程序中，模板的使用需要注意组织结构，避免模板的滥用导致编译器生成大量代码，从而增加编译时间和内存消耗。 6. **模板的多态**： 模板不仅实现了静态多态，即在编译期间确定类型，还可以与运行时的动态多态（如虚函数）相结合，提供更丰富的多态性。 7. **泛型编程**： 泛型编程是C++中的一个重要概念，它强调编写不依赖特定类型且可应用于多种类型的代码。通过模板，我们可以编写出通用的算法，如`min`、`max`和`swap`，这些算法可以用于整型、浮点型、自定义类型等各种数据。 总结来说，C++模板是实现泛型编程的关键，它允许我们编写高度可重用和灵活的代码，同时减少了冗余的代码量。通过理解和熟练运用模板，可以极大地提升C++程序的效率和质量。