模板是C++泛型编程核心,支持函数与类的通用化设计。通过template定义函数模板,如max(T a, T b)实现类型自动推导;类模板如Array可创建固定大小数组容器,支持不同数据类型与非类型参数。STL容器、智能指针、通用算法均基于模板实现,提升代码复用性与性能。模板需定义在头文件中,编译时实例化,成员函数外部定义需加模板声明。C++11引入可变参数模板增强灵活性,但复杂使用易导致错误信息晦涩。掌握模板是现代C++开发的关键基础。

模板(Template)是C++中实现泛型编程的核心机制,它允许我们编写与数据类型无关的通用代码。通过模板,可以定义函数模板和类模板,让同一个函数或类适用于多种数据类型,而无需重复编写相似代码。
函数模板的基本语法与用法
函数模板使用 template 关键字声明,后跟模板参数列表,然后定义通用函数。
示例:编写一个通用的比较两个值大小的函数:
templateT max(T a, T b) { return (a > b) ? a : b; }
调用方式:
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int x = 5, y = 10; double m = 3.14, n = 2.71; std::cout << max(x, y) << std::endl; // 输出 10 std::cout << max(m, n) << std::endl; // 输出 3.14
编译器会根据传入的参数类型自动推导出 T 的具体类型。也可以显式指定类型:
max
类模板的定义与实例化
类模板用于创建通用的数据结构,比如标准库中的 std::vector、std::pair 等。
templateclass Array { private: T data[N]; public: T& operator[](int index) { return data[index]; } int size() const { return N; } };
使用示例:
ArrayintArr; Array doubleArr; intArr[0] = 100; std::cout << intArr.size() << std::endl; // 输出 5
注意:类模板的成员函数定义如果在类外,也需要加上模板声明。
模板的常见应用场景
模板广泛应用于以下场景:
-
STL 容器与算法:如 vector
, map , sort(begin, end) 等都依赖模板实现泛型操作。 -
智能指针:如 std::unique_ptr
、std::shared_ptr 可管理任意类型的对象。 - 通用工具函数:比如交换两个变量的 swap 函数,支持所有可赋值类型。
- 策略模式与静态多态:通过模板参数传入行为,实现编译期多态,提升性能。
模板的注意事项
使用模板时需注意以下几点:
- 模板代码通常写在头文件中,因为编译器需要在编译时看到完整定义才能实例化。
- 模板参数可以是类型(typename T)、基本类型(int N)、甚至其他模板。
- 错误信息可能较难理解,尤其是复杂模板实例化失败时。
- C++11 后支持可变参数模板(variadic templates),可用于实现如日志、转发等高级功能。
基本上就这些。掌握模板能显著提升代码复用性和灵活性,是现代C++编程的重要基础。不复杂但容易忽略细节。











