C++中函數(shù)模板與類模板的簡單使用及區(qū)別介紹

更新時間：2025年03月22日 10:39:32 作者：CoderIsArt

這篇文章介紹了C++中的模板機制,包括函數(shù)模板和類模板的概念、語法和實際應用,函數(shù)模板通過類型參數(shù)實現(xiàn)泛型操作,而類模板允許創(chuàng)建可處理多種數(shù)據(jù)類型的類,文章還討論了模板的關鍵區(qū)別、注意事項以及它們在實際編程中的應用,感興趣的朋友一起看看吧

一、函數(shù)模板

定義

函數(shù)模板通過參數(shù)化類型實現(xiàn)泛型操作，只需編寫一次代碼即可處理多種數(shù)據(jù)類型，避免重復。

語法

template<typename T>
返回類型 函數(shù)名(參數(shù)列表) { ... }

typename T 表示類型占位符，編譯時根據(jù)實參類型自動實例化。

真實示例

‌交換兩個值（swap）

template<typename T>
void swap(T &a, T &b) {
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

使用場景‌：交換任意類型的變量（如 int、string）。

int x = 1, y = 2;
swap(x, y);  // 自動推導為 swap<int>

‌求最大值（max）

template<typename T>
T max(const T &a, const T &b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

使用場景‌：比較同類型值的最大值，要求類型支持 operator>。

‌打印數(shù)組

int nums[] = {1, 2, 3};
printArray(nums);  // 推導 T=int, N=3

二、類模板

定義

類模板允許創(chuàng)建可處理多種數(shù)據(jù)類型的類，成員變量和函數(shù)均可使用模板參數(shù)。

語法

template<typename T>
class 類名 {
    // 類成員使用 T 作為類型
};

真實示例

‌動態(tài)數(shù)組（Array）

template<typename T>
class Array {
private:
    T* data;
    size_t size;
public:
    Array(size_t size) : size(size), data(new T[size]) {}
    ~Array() { delete[] data; }
    T& operator[](size_t index) { return data[index]; }
    size_t getSize() const { return size; }
};

使用場景‌：存儲任意類型的動態(tài)數(shù)組。

Array<int> intArr(10);    // 存儲 int 的數(shù)組
Array<string> strArr(5);  // 存儲 string 的數(shù)組

‌鍵值對（Pair）

template<typename T1, typename T2>
class Pair {
public:
    T1 first;
    T2 second;
    Pair(const T1 &f, const T2 &s) : first(f), second(s) {}
};

使用場景‌：組合兩個不同類型的數(shù)據(jù)（如字典條目）。

Pair<string, int> student("Alice", 90);  // 姓名和分數(shù)

‌棧（Stack）

template<typename T>
class Stack {
private:
    std::vector<T> elements;
public:
    void push(const T &elem) { elements.push_back(elem); }
    T pop() {
        if (elements.empty()) throw std::out_of_range("Stack is empty!");
        T elem = elements.back();
        elements.pop_back();
        return elem;
    }
};

使用場景‌：實現(xiàn)泛型棧結構，支持多種數(shù)據(jù)類型。

Stack<double> doubleStack;
doubleStack.push(3.14);

三、關鍵區(qū)別

特性	函數(shù)模板	類模板
類型推導	自動推導參數(shù)類型（無需顯式指定）	必須顯式指定類型（如 `Stack<int>`）
默認模板參數(shù)	支持（C++11起）	支持（如 `template<typename T = int>`）
典型應用	算法（如排序、交換）	容器（如數(shù)組、棧、隊列）