C++泛型编程：模板与STL入门

"这篇文档是关于C++编程中模板和STL库的讲解，由李建波撰写，参考了北京大学单栋栋的课件。主要内容包括泛型程序设计的介绍，模板机制，STL的基本概念，容器，迭代器以及算法简介。文章强调了模板在C++中的重要性，作为实现泛型编程的关键工具，使得程序员可以编写适用于多种数据类型的代码，而无需为每种类型重复编写相同的函数或类。" 在C++中，模板是一种强大的特性，它允许我们创建泛型函数和类，这样我们就可以编写一次代码并应用于不同数据类型。例如，描述中的求最大值模板函数就是一个很好的例子： ```cpp template <class T> T max(T a, T b) { return (a > b) ? a : b; } ``` 这个函数模板接受两个类型为`T`的参数`a`和`b`，并返回两者之间的较大值。无论`T`是整型、浮点型还是自定义类型，只要该类型支持比较操作，这个函数都能正常工作。 接下来，我们深入了解一下模板的分类： 1. **函数模板**：如上述的`max`函数，它是独立于数据类型的。函数模板定义了一个通用算法，编译器根据实际传入的参数类型实例化出具体的函数。 2. **类模板**：类模板则用于创建泛型类，例如C++中的`std::vector`和`std::map`等容器。类模板定义了一个通用的类结构，其中的成员函数通常也是模板，允许存储和操作各种类型的数据。 STL（Standard Template Library，标准模板库）是C++标准库的一部分，它包含了几种关键组件： - **容器**：如`std::vector`、`std::list`、`std::set`等，它们提供了一种组织和管理数据的方式，每种容器都有自己的特点，例如顺序访问（`vector`）、双向链接（`list`）或关联（`set`）。 - **迭代器**：迭代器是访问容器中元素的接口，它们的行为类似于指针，但提供了更多的抽象层次，可以对容器中的元素进行读取和修改。 - **算法**：STL提供了一系列预定义的算法，如`std::sort`（排序）、`std::find`（查找）和`std::transform`（转换），这些算法可以应用于不同的容器上。 通过使用模板和STL，程序员能够更高效地编写可重用的代码，减少代码冗余，并且能够利用STL提供的高效实现，如内部使用的优化算法和数据结构。 总结起来，模板和STL是C++编程中的核心工具，它们极大地提升了代码的灵活性和效率。学习并熟练掌握这两个概念对于任何C++开发者来说都是至关重要的。