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C++ 模板（Template）基础与应用

news 2025/9/29 8:11:57

在 C++ 中，**模板（Template）**提供了一种在编译期间生成泛型代码的方法。它类似于其他语言里的“泛型”，允许函数或类在不同类型间复用，而不需要重复编写代码。

1. 函数模板

在没有模板之前，如果想写一个打印不同类型的函数，可能需要为每种类型写一次：

void Print(int value) {std::cout << value << std::endl;
}void Print(std::string value) {std::cout << value << std::endl;
}

这样显得很重复，如果有新的数据类型还要继续写新函数。

使用模板重构

template<typename T>
// 也可以写成 template<class T>
void Print(T value) {std::cout << value << std::endl;
}int main() {Print(5);         // intPrint("Hello");   // const char*Print(5.5);       // double
}

1. 显式指定模板类型

Print<int>(5);

这里我们显式告诉编译器模板类型 T 是 int。
编译器会生成一个函数版本 void Print(int value)。
如果你想强制类型，也可以显式指定。

2. 自动类型推导

Print("hello"); Print(5.5f);

编译器会根据传入的参数自动推导模板类型：
- "hello" 是 const char*，所以 T = const char*。
- 5.5f 是 float，所以 T = float。
你无需手动写 Print<const char*>("hello") 或 Print<float>(5.5f)，编译器会自动生成对应的函数版本。

特点：

类型推导：模板类型 T 可以由编译器自动推导，也可以显式指定，例如 Print<int>(5)。
延迟生成：模板函数并不是实际存在的函数，只有在调用时才会生成对应类型的函数。
灵活：可以适配任意类型，不用重复编写相同逻辑。

2. 类模板

模板不仅可以用于函数，还可以用于类。例如，我们希望创建一个在栈上存放固定长度数组的类，但数组大小在编译时才能确定：

// size 必须在编译时已知
template<int N>class Array {
private:int m_Array[N];
public:int GetSize() const { return N; }
};int main() {Array<5> array;std::cout << array.GetSize() << std::endl; // 输出 5std::cin.get();
}

调用模板后，编译器会生成对应的类：

class Array {
private:int m_Array[5];
public:int GetSize() const { return 5; }
};

泛型数组

如果希望数组支持任意类型：

template<typename T, int N>class Array {
private:T m_Array[N];
public:int GetSize() const { return N; }
};int main() {Array<int, 5> array;    // int 类型数组，长度为 5std::cout << array.GetSize() << std::endl;std::cin.get();
}