c++学习笔记(9)-模板基础

1、概念

C++中的模板是一种通用的编程工具，可以生成可应对多种数据类型的代码。通过使用模板，可以编写可以处理不同类型数据的函数和类，并提高代码的可重用性和灵活性。

2、模板类型

2.1、函数模板

下面是一个简单的函数模板，用于计算两个数字的最大值：

cpp 复制代码

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

2.2、类模板

下面是一个简单的类模板，用于实现通用的堆栈数据结构：

cpp 复制代码

template <typename T>
class Stack {
private:
    vector<T> data;
public:
    void push(T value) {
        data.push_back(value);
    }
    void pop() {
        data.pop_back();
    }
};

2.3、成员函数模板

下面是一个简单的类模板，其中包含一个成员函数模板，用于计算两个数字的最大值：

cpp 复制代码

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

2.4、非类型模板

下面是一个简单的类模板，其中包含一个非类型模板参数N，用于指定数组的大小：

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template <typename T, int N>
class Array {
private:
    T data[N];
public:
    T& operator[](int i) {
        return data[i];
    }
};

2.5、类型别名

这个类型模板会把任意类型映射到 int类型。

cpp 复制代码

template <typename... Ts>
using int_t = int;
//使用
int_t<float> say(){
    return 18;
}

3、特化

C++模板中的特化（template specialization）是一种允许为特定类型或值参数提供自定义实现的机制，当需要针对某些类型或值参数提供不同于通用实现的行为时，可以使用模板特化来实现这一点。模板特化包括全局特化和部分特化。其中，全特化指的是所有的模板参数都被指定了具体的类型或值；偏特化指的是部分模板参数被指定了具体的类型或值。

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

// 通用模板
template <typename T1, typename T2>
class Printer {
public:
    void print() {
        cout << "通用模板" << endl;
    }
};

// 全特化版本
template <>
class Printer<int, double> {
public:
    void print() {
        cout << "全特化模板" << endl;
    }
};

// 偏特化版本
template <typename T>
class Printer<T, double> {
public:
    void print() {
        cout << "偏特化模板" << endl;
    }
};

int main() {
    Printer<double, float> obj1;
    obj1.print();//输出：通用模板

    Printer<int, double> obj2;
    obj2.print();//输出：全特化模板

    Printer<char, double> obj3;
    obj3.print();//输出：偏特化模板

    return 0;
}

4、函数模板匹配

C++中，模板函数匹配（Function Template Argument Deduction）规则如下：

首先查找到函数名匹配的模板；接着根据函数模板参数列表（即模板参数类型及其数量、模板参数的默认值等）进行匹配；当发现有多个匹配的模板的时候，选择匹配度最高的函数模板作为最终的函数模板：全特化>偏特化>通用模板。