C++ Template应用详解

在C++编程语言中，模板（Template）是一种强大的工具，它允许程序员创建泛型或通用的函数和类，这些函数和类可以在多种数据类型上工作。模板的应用广泛，特别是在标准模板库（STL）和输入/输出流（IO Stream）中，它们都是基于模板实现的。 **函数模板** 是C++中的一种模板形式，它使得我们能够编写一个函数，该函数可以处理不同类型的数据。例如，`swap` 函数就是一个常见的函数模板。在C++中，当我们需要对不同类型的变量进行交换操作时，可以使用函数模板来避免为每种类型编写单独的函数。函数模板的声明通常以 `template <class identifier>` 或 `template <typename identifier>` 开始，然后是函数声明。在上述例子中，`swap` 函数模板如下： ```cpp template<typename T> void swap(T& t1, T& t2) { T tmpT; tmpT = t1; t1 = t2; t2 = tmpT; } ``` 使用函数模板时，编译器会根据传递的实际类型自动为模板生成特定的函数版本，这一过程称为模板实例化。在 `main.cpp` 文件中，我们需要确保包含模板函数的定义，否则编译器无法生成实例化的代码，导致编译错误。 **类模板** 则是另一种形式的模板，它允许我们创建泛型的类，这些类可以处理任意类型的数据。类模板的声明方式类似于函数模板，但用于定义一个类。例如，一个简单的栈类模板可能如下所示： ```cpp template <class T> class Stack { public: Stack(); ~Stack(); void push(T t); T pop(); bool isEmpty(); private: T *m_pT; int m_maxSize; int m_size; }; ``` 类模板实例化时，我们会指定具体的类型，如 `Stack<int>`、`Stack<long>` 或 `Stack<std::string>`，生成相应的类实例。在上述例子中，`Stack` 类模板包含了基本的栈操作，如 `push`、`pop` 和 `isEmpty`，并且使用动态数组来存储元素。 在 `main.cpp` 中，我们可以创建一个 `Stack<int>` 实例并使用它： ```cpp Stack<int> intStack; intStack.push(1); intStack.push(2); intStack.push(3); ``` 类模板的成员函数也需要像函数模板一样在头文件中定义，或者在类定义的外部进行显式实例化，以便编译器能够生成相应的成员函数代码。 总结来说，C++模板是提高代码复用性和灵活性的关键特性。函数模板用于创建通用的函数，而类模板则用于创建泛型的类。模板实例化是编译时的过程，由编译器根据实际使用的类型自动完成。理解并熟练掌握模板的应用，对于编写高效、可维护的C++代码至关重要。