C++模板示例：深入理解与实践demo

资源摘要信息: "C++ 模板使用示例，demo程序" C++模板是C++语言的重要特性之一，它允许程序员编写与数据类型无关的代码。这在编写通用数据结构和算法时显得尤为重要。本篇将深入探讨C++模板的使用方法，通过示例程序展示其强大功能和灵活性。 C++模板分为两种主要类型：函数模板和类模板。 1. 函数模板： 函数模板是创建可以处理不同类型数据的函数的一种方法。编译器根据函数模板生成针对特定数据类型的函数实例，这个过程称为模板实例化。 示例代码： ```cpp template <typename T> T max(T a, T b) { return (a > b) ? a : b; } ``` 在上面的示例中，`typename T`是一个类型参数。`max`函数可以比较任何类型的两个值，并返回较大值。如果传入`int`类型的参数，则会实例化为处理`int`的函数；如果传入`double`类型的参数，则会实例化为处理`double`的函数。 2. 类模板： 类模板提供了创建与数据类型无关的类实例的能力。类模板的定义和使用类似于函数模板，但是在类模板中可以定义成员函数、变量、构造函数和析构函数等。 示例代码： ```cpp template <typename T> class Stack { private: T* array; int top; int capacity; public: Stack(int cap = 10) : capacity(cap), top(-1) { array = new T[capacity]; } ~Stack() { delete[] array; } void push(T const& elem) { if (top == capacity - 1) { resize(); } array[++top] = elem; } T pop() { if (top == -1) { throw std::out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack"); } return array[top--]; } T top() const { if (top == -1) { throw std::out_of_range("Stack<>::top(): empty stack"); } return array[top]; } bool empty() const { return top == -1; } void resize() { capacity *= 2; T* temp = new T[capacity]; for (int i = 0; i <= top; i++) { temp[i] = array[i]; } delete[] array; array = temp; } }; ``` 在这个例子中，`Stack`类模板定义了一个简单的栈数据结构，可以根据需要实例化为`Stack<int>`, `Stack<double>`, `Stack<string>`等。 使用模板时需要注意的几个方面： - 非类型参数：在模板声明中可以使用整数、指针、引用等非类型参数。这些参数必须是编译时常量。 - 模板特化：模板特化允许为特定的模板参数提供特殊化的实现。这是通过在模板声明之前提供一个模板特化声明来实现的。 - 模板编译模型：模板的代码在使用之前需要被编译器实例化。这意味着模板的实现代码必须在头文件中直接提供，因此通常放在头文件中。 - 模板依赖于模板的类型，因此编译器在实例化模板时必须能够完全访问模板定义。 - 依赖于模板的函数：如果函数依赖于模板，则这个函数也成为模板，需要使用模板函数的声明方式。 由于C++模板非常强大，它可以用于创建复杂的通用编程模式，如STL（标准模板库）中的`vector`、`list`、`map`等。模板大大提高了代码的复用性和类型安全。 通过示例程序，我们可以看到C++模板使用的灵活性和效率。模板使得编写通用代码更加简单，并且能够在编译时确定类型，因此具有优秀的性能。在实际开发中，合理利用C++模板能够显著提高开发效率和程序的稳定性。