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C++ 泛型编程详解

news 2026/6/1 15:19:51

泛型编程与面向对象编程的目标相同，即使重用代码和抽象通用概念的技术更加简单。但是面向对象编程强调编程的数据方面，泛型编程强调的是独立于特定数据类型。

这一篇介绍一下 C++ 编程中与面向对象并列的另一大分支——泛型编程，这一篇主要介绍函数模板、类模板和成员模板三大部分

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泛型编程

模板是泛型编程的一种重要思想，STL(Standard Template Library，标准模板库)是采用模板实现的一个实例
函数模板

对比函数重载(同一作用域内函数名相同，参数列表不同的函数)，函数模板只需要一个函数就实现了函数重载的部分功能(参数个数相同类型不同，函数重载需要定义多个同名参数列表不同的函数)

template<typenameT,typenameY>// 这也可以写 template<class T, class Y> 此处的 class 和 typename 作用相同

voidtfunc(T& t, Y& y) {

cout << t <<" "<< y << endl;

}

intn = 2;

doubled = 2.1;

tfunc(n, d);

// 运行结果：2 2.1

函数模板具体化，函数模板具体化就是将某一(某几)个要处理的类型单独处理，需要单独写一个实现，形式是 template<> void fun(type& t);，函数模板的具体化和普通函数可以同时存在，调用顺序是普通函数 > 函数模板具体化 > 模板函数

// ====== 测试一：函数模板针对特殊数据类型具体化 ======

structNode {

intval;

Node* next;

};

// 函数模板

template<typenameT>

voidtfunc(constT& t) {

cout <<"template: "<< t << endl;

}

// 函数模板具体化(用于处理Node类型数据)

template<>

voidtfunc<Node>(constNode& node) {

cout <<"template<Node>: "<< node.val << endl;

}

// 函数模板具体化(用于处理int类型数据)

template<>

voidtfunc<int>(constint& n) {

cout <<"template<int>: "<< n << endl;

}

// 普通函数

voidtfunc(constint& n) {

cout <<"tfunc(): "<< n << endl;

}

doubled = 2.1;

tfunc(d);// 函数模板未具体化double类型函数，调用模板

Node node{ 2, nullptr };

tfunc(node);// 函数模板具体化Node类型函数，调用函数模板的具体化

intn = 2;

tfunc(n);// 函数模板具体化int类型函数，也存在普通函数，调用普通函数

// ====== 测试二：函数模板部分具体化 ======

template<typenameT1,typenameT2>

voidtfunc(T1 t1, T2 t2) {

cout <<typeid(T1).name() <<" and "<<typeid(T2).name() <<": "<< t1 <<" "<< t2 << endl;

}

template<typenameT1>

voidtfunc(T1 t1,inti) {

cout <<typeid(T1).name() <<" and "<<"int: "<< t1 <<" "<< i << endl;

}

template<typenameT2>

voidtfunc(longl, T2 t2) {

cout <<"long and "<<typeid(T2).name() <<": "<< l <<" "<< t2 << endl;

}

template<>

voidtfunc(shortl,inti) {

cout <<"long and int: "<< l <<" "<< i << endl;

}

// 分别调用以上四个模板函数

tfunc(char('c'),char('c'));

tfunc(char('c'),int(10));

tfunc(long(10),char('c'));

tfunc(short(10),int(10));

函数模板实例化，让编译器生成指定类型的函数定义，不用写函数的实现，形式是 template void fun(type& t);

// 函数模板

template<typenameT>

voidtfunc(constT& t) {

cout <<"template: "<< t << endl;

}

// 函数模板实例化，不用写函数的实现，编译器会生成该类型的模板具体化函数

templatevoidtfunc<char>(constchar& c);

类模板

类模板可以指定默认模板参数(函数模板不可以)，跟函数参数的默认值一样，必须从右向左连续赋值默认类型，如果实例化对象时又传递了类型，默认类型会被覆盖掉，跟函数参数是一样的
创建对象时需要传递模板参数列表，模板参数列表加在类名后面 ClassName< typename T > classN; 如果类的模板参数列

表有默认值，可以不传模板参数，但一定要加 <> 如 ClassName< > classN; 创建堆区对象的时候，所有的类名称后面都要加模板参数列表，如 ClassName< typename T >* classN = new ClassName< typename T>; 除了类内，其他地方出现 ClassName 的地方一般都要加模板参数列表