C++——模板初阶

一、模板的核心概念（大白话解释）

C++ 模板的本质是代码复用的工具，可以理解为 “代码的模具”—— 你定义一个通用的代码框架，编译器会根据你传入的不同类型（如 int、double、自定义类），自动生成对应类型的具体代码，避免重复写功能相同但类型不同的代码。

模板主要分两类：

1. 函数模板：解决 “同一功能的函数，适配不同数据类型” 的问题（比如写一个通用的交换函数，既能交换 int，也能交换 double）。
2. 类模板：解决 “同一类结构，适配不同数据类型” 的问题（比如写一个通用的数组类，既能存 int 数组，也能存 string 数组）。

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二、函数模板（最常用，入门优先掌握）

1. 基本语法

cpp

 

运行

 

 

 

 

// 模板声明：template + 模板参数列表（typename/class 表示类型参数）
template <typename T>  // T是类型占位符，可自定义名称（如Type），typename和class等价
T mySwap(T& a, T& b) { // 通用交换函数，返回值和参数类型都是T
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
    return a; // 示例返回值，可根据需求调整
}

// 测试代码
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // 编译器自动推导类型：T=int
    int a = 10, b = 20;
    mySwap(a, b); 
    cout << "int交换后：a=" << a << ", b=" << b << endl;

    // 显式指定类型：T=double
    double c = 3.14, d = 6.28;
    mySwap<double>(c, d); 
    cout << "double交换后：c=" << c << ", d=" << d << endl;

    return 0;
}

 

2. 输出结果

plaintext

 

 

 

 

 

int交换后：a=20, b=10
double交换后：c=6.28, d=3.14

 

3. 关键说明

• template <typename T> 是模板的 “声明头”，必须写在函数 / 类定义前；
• T 是类型参数，编译器会在调用时根据传入的实参类型，生成对应版本的函数（比如mySwap(int&, int&)和mySwap(double&, double&)）；
• 调用时可自动推导类型（推荐），也可显式指定（如mySwap<double>(c, d)）。

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三、类模板（入门核心）

1. 基本语法

cpp

 

运行

 

 

 

 

// 类模板：通用的数组封装类
template <typename T>
class MyArray {
private:
    T* arr;    // 数组指针，类型为T
    int size;  // 数组大小
public:
    // 构造函数
    MyArray(int s) : size(s) {
        arr = new T[size]; // 动态分配对应类型的数组
    }

    // 赋值函数
    void setValue(int index, T value) {
        if (index >= 0 && index < size) {
            arr[index] = value;
        }
    }

    // 获取值函数
    T getValue(int index) {
        if (index >= 0 && index < size) {
            return arr[index];
        }
        return T(); // 返回T类型的默认值
    }

    // 析构函数
    ~MyArray() {
        delete[] arr;
    }
};

// 测试代码
int main() {
    // 显式指定类型：T=int，创建int类型的数组
    MyArray<int> intArr(3);
    intArr.setValue(0, 10);
    intArr.setValue(1, 20);
    cout << "int数组第1个值：" << intArr.getValue(0) << endl;

    // 显式指定类型：T=string，创建string类型的数组
    MyArray<string> strArr(2);
    strArr.setValue(0, "C++模板");
    cout << "string数组第1个值：" << strArr.getValue(0) << endl;

    return 0;
}

 

2. 输出结果

plaintext

 

 

 

 

 

int数组第1个值：10
string数组第1个值：C++模板

 

3. 关键说明

• 类模板必须显式指定类型（如MyArray<int>），编译器无法自动推导；
• 类内的成员变量、成员函数都可使用模板参数T，实现类型通用化；
• 动态分配内存时，new T[size]会根据T的类型，分配对应大小的内存（比如 int 占 4 字节，string 占更多）。

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四、模板的核心优势（初阶必懂）

1. 代码复用：一套模板适配所有类型，不用写swapInt、swapDouble、IntArray、StringArray等重复代码；
2. 类型安全：编译器生成代码时会做类型检查，避免手动转换类型导致的错误；
3. 高效：模板是编译期处理的，生成的是具体类型的代码，运行效率和手写的专用代码一样，无额外开销。

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总结

1. C++ 模板是编译期代码生成工具，核心是用类型参数T替代具体类型，实现代码复用；
2. 函数模板可自动推导类型，类模板必须显式指定类型；
3. 初阶重点掌握函数模板的定义 / 调用，以及类模板的基本封装和使用，这是后续学习模板进阶（如模板特化、非类型参数）的基础。