从0开始学习C++ 第二十课:模板与泛型编程

发布时间:2024年01月23日

第二十课:模板与泛型编程

学习目标:

  • 掌握模板的基本语法和概念。
  • 学会使用函数模板来创建可重用的函数。
  • 学习如何定义类模板以实现数据结构的泛型。
  • 理解模板在C++中提供的灵活性和强大功能。

学习内容:

  1. 模板的概念:
    模板是C++中支持泛型编程的一种工具,它允许程序员编写与数据类型无关的代码。模板可以应用于函数和类。

  2. 函数模板:
    函数模板允许你编写一个适用于任何数据类型的函数。

    代码示例:

    // 函数模板
    template <typename T>
    T max(T a, T b) {
        return (a > b) ? a : b;
    }
    
    // 使用函数模板
    int main() {
        int i = max(10, 5); // 使用int类型
        double d = max(10.5, 5.5); // 使用double类型
    
        cout << "Max of 10 and 5 is " << i << endl;
        cout << "Max of 10.5 and 5.5 is " << d << endl;
    
        return 0;
    }
    
  3. 类模板:
    类模板允许你创建可以处理任何数据类型的类。例如,你可以创建一个泛型的Array类,可以存储任何类型的数组。

    代码示例:

    template <typename T>
    class Array {
    private:
        T* elements;
        int size;
    public:
        Array(int size) : size(size) {
            elements = new T[size];
        }
        ~Array() {
            delete[] elements;
        }
        // 其他成员函数...
    };
    
    // 使用类模板
    int main() {
        Array<int> intArray(12); // 整型数组
        Array<double> doubleArray(12); // 双精度浮点数组
    
        // ...使用数组
    
        return 0;
    }
    
  4. 模板的使用场景:
    当需要创建可在多种数据类型之间进行操作的函数或类时,模板是非常有用的。它们是实现算法库如STL(Standard Template Library)的基石。

练习题:

编写一个函数模板swap,它接受两个同类型的参数并交换它们的值。在main函数中,创建两个整数和两个字符串,使用你的swap函数模板来交换它们的值,并打印出交换前后的结果。

答案:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

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

int main() {
    int num1 = 1, num2 = 2;
    string str1 = "Hello", str2 = "World";

    cout << "Before swap: " << num1 << " " << num2 << endl;
    swap(num1, num2);
    cout << "After swap: " << num1 << " " << num2 << endl;

    cout << "Before swap: " << str1 << " " << str2 << endl;
    swap(str1, str2);
    cout << "After swap: " << str1 << " " << str2 << endl;

    return 0;
}

预计输出效果:

Before swap: 1 2
After swap: 2 1
Before swap: Hello World
After swap: World Hello

在这个练习中,我们看到swap函数模板如何用于不同类型的数据,展示了模板在编写泛型代码中的强大能力。通过学习模板,我们可以提高代码的重用性和灵活性。

文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_44738632/article/details/135727061
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