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C++模板编程的深入理解

WBOY

发布： 2024-06-02 11:44:57

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什么是模板编程？模板编程是使用类型参数泛型化算法和数据结构，并生成可在编译时处理多种数据类型的代码。关键概念：模板函数和类：使用 template 关键字创建，接受类型参数，处理不同类型的输入。示例：排序数组函数可以泛型化为处理任何类型的数组。运行时行为：模板代码在编译时生成特定类型代码，消除重复代码并优化性能。注意事项：编译时错误难以调试，模板元编程可能导致编译时间延迟。好处：提高代码重用性、可读性和效率。

C++模板编程的深入理解

C++ 模板编程的深入理解

什么是模板编程？

模板编程是一种编程技术，允许开发人员使用类型参数将演算法和数据结构泛型化，并在编译时产生适用于多种数据类型的代码。

模板函数和类别

C++ 提供了template 关键字来创建模板：

template <typename T>
void print(T value) { std::cout << value << std::endl; }

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上例中，print() 函数接受一个类型参数T 作为输入，然后可以处理任何类型的值。

范例

假设我们要实现一个排序函数，处理任意类型的数组。可以使用模板来泛型化此函数：

template <typename T, size_t size>
void sort(T (&array)[size]) {
  for (size_t i = 0; i < size - 1; i++) {
    for (size_t j = i + 1; j < size; j++) {
      if (array[j] < array[i]) {
        std::swap(array[i], array[j]);
      }
    }
  }
}

int main() {
  int array[] = {5, 3, 1, 2, 4};
  sort(array);
  print(array);  // 列印 {1, 2, 3, 4, 5}
}

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在这个示例中，sort() 函数接受一个类型参数T 和一个大小参数 size，可以对任何类型的数组进行排序。

编译时代码生成

模板代码在编译时会生成类型特定的代码。实际上，对于每个具体的类型参数，编译器都将生成一个 riêng函数或类别实例，这会导致更小的执行码。

优点