C++：泛型如何使用

在 C++ 中，泛型（或模板）是一种强大的编程机制，用于编写可以处理不同数据类型的通用代码。泛型通过模板实现，使得代码在编译时生成具体类型的实现。主要有两种类型的模板：函数模板 和 类模板。

函数模板

函数模板允许你定义一个函数模板，适用于多种数据类型。下面是一个简单的函数模板示例：

#include <iostream>// 定义一个函数模板
template <typename T>
T max(T a, T b) {return (a > b) ? a : b;
}int main() {std::cout << max(10, 20) << std::endl;      // 输出 20 (整数)std::cout << max(10.5, 20.5) << std::endl;  // 输出 20.5 (浮点数)return 0;
}

在这个示例中，template <typename T> 定义了一个模板类型参数 T。函数 max 可以处理任何支持比较操作的类型（如 int 和 double）。

类模板

类模板允许你定义一个类模板，使其可以处理多种数据类型。下面是一个类模板的示例：

#include <iostream>// 定义一个类模板
template <typename T>
class Stack {
private:std::vector<T> elements;
public:void push(const T& element) {elements.push_back(element);}T pop() {if (elements.empty()) {throw std::out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack");}T elem = elements.back();elements.pop_back();return elem;}bool isEmpty() const {return elements.empty();}
};int main() {// 使用 Stack<int>Stack<int> intStack;intStack.push(1);intStack.push(2);std::cout << intStack.pop() << std::endl;  // 输出 2// 使用 Stack<std::string>Stack<std::string> stringStack;stringStack.push("hello");stringStack.push("world");std::cout << stringStack.pop() << std::endl;  // 输出 "world"return 0;
}

在这个示例中，template <typename T> 定义了一个模板类型参数 T。Stack 类可以处理任何类型的元素。

模板特化

有时，你可能需要对特定的数据类型进行特殊处理。C++ 支持模板特化，可以为特定类型提供不同的实现：

函数模板特化

#include <iostream>// 普通模板
template <typename T>
void print(T value) {std::cout << "General template: " << value << std::endl;
}// 特化版本
template <>
void print(const char* value) {std::cout << "Specialized template for const char*: " << value << std::endl;
}int main() {print(123);              // 调用一般模板print("Hello, World!"); // 调用特化模板return 0;
}

类模板特化

#include <iostream>// 通用模板
template <typename T>
class Printer {
public:void print() {std::cout << "General template" << std::endl;}
};// 特化版本
template <>
class Printer<int> {
public:void print() {std::cout << "Specialized template for int" << std::endl;}
};int main() {Printer<double> p1;p1.print(); // 输出 "General template"Printer<int> p2;p2.print(); // 输出 "Specialized template for int"return 0;
}

总结

函数模板：使得函数可以处理多种数据类型。
类模板：允许类处理多种数据类型。
模板特化：为特定类型提供专门的实现。

使用泛型（模板）可以编写高效、灵活的代码，减少重复，并提高代码的可重用性

其他注意事项

模板参数类型：模板参数可以是任何类型，包括基本数据类型、用户定义的类、指针等。
多个模板参数：类模板可以有多个模板参数，例如 template <typename T1, typename T2>。
默认模板参数：可以为模板参数提供默认值，例如 template <typename T = int>。

多个模板参数和默认模板参数

// 类模板定义
template <typename T1, typename T2 = int>
class Pair {
private:T1 first;T2 second;
public:Pair(T1 f, T2 s) : first(f), second(s) {}void print() const {std::cout << "First: " << first << ", Second: " << second << std::endl;}
};int main() {// 使用默认模板参数Pair<double> defaultPair(1.1, 2);  // T2 默认为 intdefaultPair.print();              // 输出 "First: 1.1, Second: 2"// 指定所有模板参数Pair<double, std::string> customPair(1.1, "text");customPair.print();              // 输出 "First: 1.1, Second: text"return 0;
}

总之，在使用模板类时，指定模板参数是必须的，这样编译器才能为特定的类型生成正确的类实例。