FX-模板
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FX-模板
C++ 模板是 C++ 中实现泛型编程的重要工具。通过模板，你可以编写与类型无关的代码，从而提高代码的复用性和灵活性。以下是 C++ 模板的一些关键概念和用法：
1. 函数模板
函数模板允许你编写一个通用的函数，可以处理不同类型的参数。
template <typename T>
T add(T a, T b) {
return a + b;
}
int main() {
int i = add(1, 2); // T 被推导为 int
double d = add(1.5, 2.5); // T 被推导为 double
return 0;
}2. 类模板
类模板允许你定义一个通用的类，可以处理不同类型的数据成员。
template <typename T>
class Box {
private:
T value;
public:
Box(T v) : value(v) {}
T getValue() const { return value; }
};
int main() {
Box<int> intBox(123);
Box<std::string> strBox("Hello");
return 0;
}3. 模板特化
模板特化允许你为特定类型提供特殊的实现。
template <typename T>
class Box {
public:
void print() {
std::cout << "Generic Box" << std::endl;
}
};
template <>
class Box<int> {
public:
void print() {
std::cout << "Specialized Box for int" << std::endl;
}
};
int main() {
Box<double> dBox;
dBox.print(); // 输出: Generic Box
Box<int> iBox;
iBox.print(); // 输出: Specialized Box for int
return 0;
}4. 非类型模板参数
模板参数不仅可以是类型，还可以是常量表达式。
template <typename T, int size>
class Array {
private:
T arr[size];
public:
T& operator[](int index) {
return arr[index];
}
};
int main() {
Array<int, 5> intArray;
intArray[0] = 10;
return 0;
}5. 可变参数模板
可变参数模板允许你编写接受任意数量参数的模板。
template <typename... Args>
void print(Args... args) {
(std::cout << ... << args) << std::endl;
}
int main() {
print(1, 2, 3, "Hello", 4.5); // 输出: 1 2 3 Hello 4.5
return 0;
}6. 模板元编程
模板元编程是一种在编译时进行计算的技术，通常用于生成高效的代码。
template <int N>
struct Factorial {
static const int value = N * Factorial<N - 1>::value;
};
template <>
struct Factorial<0> {
static const int value = 1;
};
int main() {
std::cout << Factorial<5>::value << std::endl; // 输出: 120
return 0;
}7. 模板别名
使用
using
关键字可以为模板定义别名，简化代码。
template <typename T>
using Vec = std::vector<T>;
int main() {
Vec<int> v = {1, 2, 3};
return 0;
}8. 模板的默认参数
模板参数可以有默认值。
template <typename T = int>
class Box {
private:
T value;
public:
Box(T v) : value(v) {}
T getValue() const { return value; }
};
int main() {
Box<> defaultBox(123); // 使用默认类型 int
Box<double> doubleBox(123.45);
return 0;
}9. 模板的 SFINAE (Substitution Failure Is Not An Error)
SFINAE 是一种模板技术，用于在模板实例化过程中排除不符合条件的重载。
template <typename T>
typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value, T>::type
add(T a, T b) {
return a + b;
}
int main() {
auto result = add(1, 2); // 正常编译
// auto result2 = add(1.5, 2.5); // 编译错误，因为 double 不是整数类型
return 0;
}10. 模板的约束 (C++20 Concepts)
C++20 引入了 Concepts，用于对模板参数进行约束。
#include <concepts>
template <std::integral T>
T add(T a, T b) {
return a + b;
}
int main() {
auto result = add(1, 2); // 正常编译
// auto result2 = add(1.5, 2.5); // 编译错误，因为 double 不满足 std::integral
return 0;
}总结
C++ 模板是强大的工具，能够极大地提高代码的复用性和灵活性。通过掌握函数模板、类模板、模板特化、可变参数模板等概念，你可以编写出更加通用和高效的代码。C++20 的 Concepts 进一步增强了模板的表达能力，使得模板编程更加直观和安全。