【C++入门】函数模板

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前言
总结

前言

在C++编程中，模板是一个强大的工具，可以让我们编写更通用、可复用的代码。模板可以用于函数和类，使它们能够处理不同的数据类型，而无需为每种类型编写单独的代码。在本文中，我们将介绍函数模板及其用途，并通过示例代码演示如何编写和使用函数模板。接下来，我们还将介绍类模板以及如何创建和使用类模板实例。

函数模板

什么是函数模板？

函数模板是一个函数的蓝图或公式，可以生成多个版本的该函数，这些版本可以处理不同的数据类型。使用函数模板，我们可以编写一次代码，然后针对不同的数据类型生成不同的函数版本。

为什么要引入函数模板？

函数模板的引入有助于减少代码重复，提高代码的可维护性和可读性。当我们需要对多种数据类型执行相同的操作时，函数模板可以避免为每种数据类型编写相同的函数逻辑，从而使代码更加简洁和高效。

如何编写函数模板？

编写函数模板需要使用 template 关键字，并在函数名前面加上模板参数列表。模板参数列表通常包括类型参数（用 typename 或 class 关键字声明）。下面是一个简单的函数模板示例，用于交换两个变量的值：

cpp 复制代码

#include <iostream>

// 函数模板
template <typename T>
void swapValues(T& a, T& b) {
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    std::cout << "Before swap: x = " << x << ", y = " << y << std::endl;
    swapValues(x, y);
    std::cout << "After swap: x = " << x << ", y = " << y << std::endl;

    double a = 1.1, b = 2.2;
    std::cout << "Before swap: a = " << a << ", b = " << b << std::endl;
    swapValues(a, b);
    std::cout << "After swap: a = " << a << ", b = " << b << std::endl;

    return 0;
}

如何调用函数模板？

调用函数模板与调用普通函数类似。编译器会根据传递的参数类型自动推导模板参数。在上面的示例中，我们分别调用了 swapValues 函数来交换 int 类型和 double 类型的变量值。我们也可以使用swapValues<你指定的T类型>(a,b)然后这个T就变成你指定的类型了

类模板

什么是类模板？

类模板是一个类的蓝图或公式，可以生成多个版本的该类，这些版本可以处理不同的数据类型。类模板允许我们定义一个通用的类，然后根据需要为不同的数据类型生成具体的类。

如何编写类模板？

编写类模板需要使用 template 关键字，并在类名前面加上模板参数列表。下面是一个简单的类模板示例，用于存储和操作一对值：

cpp 复制代码

#include <iostream>

// 类模板
template <typename T>
class Pair {
private:
    T first;
    T second;

public:
    Pair(T a, T b) : first(a), second(b) {}

    T getFirst() const {
        return first;
    }

    T getSecond() const {
        return second;
    }

    void setFirst(T a) {
        first = a;
    }

    void setSecond(T b) {
        second = b;
    }
};

int main() {
    Pair<int> intPair(1, 2);
    std::cout << "First: " << intPair.getFirst() << ", Second: " << intPair.getSecond() << std::endl;

    Pair<double> doublePair(1.1, 2.2);
    std::cout << "First: " << doublePair.getFirst() << ", Second: " << doublePair.getSecond() << std::endl;
    
	Pair<float> *floatPair = new Pair<float>(1.1, 2.2);

    return 0;
}

创建类示例的时候你要记住，只要遇见类，你就需要加<>模板参数

模板类型的指定

在C++模板中，我们可以为模板参数指定默认类型。当我们没有明确指定模板参数类型时，编译器会使用默认类型。这种机制在编写通用代码时非常有用，因为它可以为常见的情况提供合理的默认值，同时仍然允许用户在需要时指定其他类型。

为模板参数指定默认类型

可以在模板参数列表中为类型参数指定默认类型，语法如下：

cpp 复制代码

template <typename T = int>
class Example {
private:
    T value;

public:
    Example(T val) : value(val) {}

    T getValue() const {
        return value;
    }
};

在上面的示例中，模板参数 T 的默认类型为 int。这意味着如果在实例化 Example 类时未指定类型，编译器将使用 int 类型。

使用默认类型的类模板

当实例化类模板且未显式指定模板参数类型时，默认类型将被使用：

cpp 复制代码

int main() {
    Example<> defaultExample(10); // 使用默认类型 int
    std::cout << "Default type value: " << defaultExample.getValue() << std::endl;

    Example<double> doubleExample(5.5); // 显式指定类型为 double
    std::cout << "Specified type value: " << doubleExample.getValue() << std::endl;

    return 0;
}

在这个示例中，defaultExample 使用默认的 int 类型，而 doubleExample 显式指定了 double 类型。

通过为模板参数指定默认类型，我们可以简化模板的使用，使代码更加灵活和易读。

总结

模板是C++中一个强大的功能，能够提高代码的通用性和复用性。通过使用函数模板和类模板，我们可以编写适用于多种数据类型的通用代码，从而避免代码重复，提高代码的可维护性。在本文中，我们介绍了函数模板和类模板的基本概念、编写方法及使用示例。希望通过这些内容，读者能够更好地理解和掌握C++模板的使用。