C++模板深入解析：从函数模板到类模板

"C++Template是C++编程中的一个重要特性，主要涉及函数模板和类模板，用于实现泛型编程，减少代码重复。" C++模板是一种强大的工具，它允许程序员编写通用的代码，这些代码能够在编译时根据指定的类型进行实例化。这种编程方式被称为泛型编程，其核心思想是将算法与特定数据类型分离，使得相同算法可以应用于多种不同的数据类型，提高了代码的重用性。 **1. 函数模板** 函数模板是定义一个通用函数的方法，该函数可以处理不同类型的参数。例如，我们可以通过函数模板实现一个通用的加法操作： ```cpp template <typename T> void selfAdd(T* array, T val, int size) { for (int i = 0; i < size; i++) array[i] += val; } ``` 上述函数模板`selfAdd`可以接受任何类型的数据数组，并对其进行加法操作。无论是整型、浮点型还是自定义数据类型，只要支持加法操作，都可以使用这个模板。 **2. 类模板** 类模板则用于创建可以处理多种类型的类。类模板定义了一个模板类，其中的成员函数也可以是模板的。例如，一个简单的模板栈类： ```cpp template <typename T> class Stack { public: void push(const T& value); T pop(); bool isEmpty() const; private: std::vector<T> elements; }; ``` 在这个例子中，`Stack`类可以存储任何类型的元素，只要类型`T`支持必要的操作（如复制构造函数和赋值操作符）。 **3. 模板与友元** 在模板类中，友元函数可以访问类的私有和保护成员。如果友元也是一个模板，那么它可以是类模板的友元或者非模板函数的友元。友元模板使得两个模板类之间能进行更灵活的交互。 **4. 静态成员与模板** 静态成员在类模板中与非模板类中的静态成员类似，但它们是针对每个模板实例独立存在的。这意味着，即使两个模板实例的类型相同，它们的静态成员也是相互独立的。 **5. 泛型编程的优势** 泛型编程通过提供类型无关的代码，降低了代码维护成本，减少了因类型变化而需要修改的代码量。同时，由于编译器在实例化模板时会生成特定类型的代码，因此效率通常与手写特化的函数或类相当。 C++模板是C++语言中的一个强大特性，它极大地扩展了C++的灵活性和可重用性，是软件设计中实现模块化和抽象的重要工具。理解和掌握模板的使用，对于提升C++编程能力至关重要。