C++模板简单易懂

简单易懂的比喻+代码示例+逐步递进，让你学得轻松又扎实！

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1️⃣ 模板（Template）是什么？ 🌟 先来个简单的例子

假设你写了一个 计算两个数之和 的函数：

int add(int a, int b) { return a + b; }

✅ 可以处理整数 int，但如果想计算 小数 double 呢？ 你得再写一个函数：

double add(double a, double b) { return a + b; }

⚠️ 问题： 代码重复！不同类型的数据都要单独实现，怎么办？ 💡 模板 来解决！

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2️⃣ 函数模板 🚀 基本语法 template <typename T> T add(T a, T b) { return a + b; } 🔹 代码解析 template <typename T>：告诉编译器 T 是一个占位符，代表"某种类型"。T add(T a, T b)：参数 a、b 和返回值的类型都是 T，编译时会替换成具体类型。 🌰 示例：使用模板 #include <iostream> // 定义函数模板 template <typename T> T add(T a, T b) { return a + b; } int main() { std::cout << add(3, 5) << std::endl; // T = int std::cout << add(3.14, 2.71) << std::endl; // T = double }

🎯 编译器会自动推导 T 的类型：

add(3, 5) → int add(int a, int b)add(3.14, 2.71) → double add(double a, double b)

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3️⃣ 类模板 🚀 为什么要用类模板？

问题： 你写了一个 存储整数 的 Box 类：

class Box { private: int value; public: Box(int v) : value(v) {} int getValue() { return value; } };

但如果想存 double 或 std::string 呢？ ✅ 类模板 让 一个类 适用于 所有类型！

🌟 语法 template <typename T> class Box { private: T value; public: Box(T v) : value(v) {} T getValue() { return value; } }; 🌰 使用类模板 #include <iostream> // 定义类模板 template <typename T> class Box { private: T value; public: Box(T v) : value(v) {} T getValue() { return value; } }; int main() { Box<int> intBox(10); // T = int Box<double> doubleBox(3.14); // T = double Box<std::string> strBox("Hi"); // T = std::string std::cout << intBox.getValue() << std::endl; std::cout << doubleBox.getValue() << std::endl; std::cout << strBox.getValue() << std::endl; }

🎯 T 被替换成不同类型，一个模板搞定所有情况！

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4️⃣ 非类型模板参数 🚀 什么是非类型模板参数？

模板不仅可以接受类型参数，还可以接受常量参数！

template <typename T, int N> class Array { private: T data[N]; // N 是数组大小 public: int size() { return N; } }; 🌰 示例 #include <iostream> // 定义类模板，N 是数组大小 template <typename T, int N> class Array { private: T data[N]; public: int size() { return N; } }; int main() { Array<int, 5> arr1; // T = int, N = 5 Array<double, 10> arr2; // T = double, N = 10 std::cout << arr1.size() << std::endl; // 输出 5 std::cout << arr2.size() << std::endl; // 输出 10 }

🎯 N 是常量，必须在编译时确定，不能传变量！

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5️⃣ 模板特化 🚀 什么是模板特化？

问题： 如果 Box<std::string> 需要特殊处理，怎么办？ ✅ 模板特化（Template Specialization） 允许我们针对特定类型提供不同实现！

🌰 示例 #include <iostream> // 普通模板 template <typename T> class Box { public: void print(T value) { std::cout << "普通值: " << value << std::endl; } }; // 针对 std::string 特化 template <> class Box<std::string> { public: void print(std::string value) { std::cout << "字符串: " << value << std::endl; } }; int main() { Box<int> intBox; intBox.print(42); // 输出：普通值: 42 Box<std::string> strBox; strBox.print("Hello"); // 输出：字符串: Hello }

🎯 特化后的 Box<std::string> 代码与普通模板不同，实现了不同逻辑！

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6️⃣ 可变参数模板 🚀 为什么需要可变参数模板？

问题： 有时候，函数/类的参数个数不固定，怎么办？ ✅ 可变参数模板（Variadic Template） 允许任意数量的模板参数！

🌰 示例 #include <iostream> // 递归终止条件 void print() { std::cout << std::endl; } // 递归展开参数 template <typename T, typename... Args> void print(T first, Args... rest) { std::cout << first << " "; print(rest...); // 递归展开剩余参数 } int main() { print(1, "Hello", 3.14, "C++", 42); }

🎯 编译器会递归展开参数，直到 print() 没有参数，终止递归。

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✨ 总结 特性作用函数模板适用于 任意类型 的函数类模板适用于 任意类型 的类非类型模板参数模板参数不仅限于类型，还可以是整数常量模板特化针对特定类型 提供不同实现可变参数模板允许 任意数量的模板参数