c++中类模板的使用

C++中的类模板（Class Template）是一种用于创建通用类的机制，它允许我们编写与类型无关的类，从而使代码更加泛型化和重用性更高。通过使用类模板，我们可以在不改变代码的情况下处理不同的数据类型。

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一、类模板的基本语法

template <typename T>
class ClassName {
    // 类的成员变量和函数
};

• template：声明这是一个模板。
• <typename T>：定义模板参数，T是一个占位符，表示类型。

示例：

template <typename T>
class MyClass {
public:
    MyClass(T value) : data(value) {}
    void display() const {
        std::cout << data << std::endl;
    }
private:
    T data;
};

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二、类模板的使用

当我们需要使用类模板时，需要在类名后面指定实际的类型参数。

示例：

int main() {
    MyClass<int> intObj(10);
    intObj.display(); // 输出：10

    MyClass<std::string> strObj("Hello");
    strObj.display(); // 输出：Hello

    return 0;
}

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三、类模板的成员函数定义

类模板的成员函数可以在类内或类外定义。

类外定义示例：

template <typename T>
class MyClass {
public:
    MyClass(T value);
    void display() const;
private:
    T data;
};

template <typename T>
MyClass<T>::MyClass(T value) : data(value) {}

template <typename T>
void MyClass<T>::display() const {
    std::cout << data << std::endl;
}

注意：在类外定义成员函数时，需要在函数名前加上template <typename T>，并在类名后加上<T>。

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四、类模板的特化

1. 全特化

针对特定类型提供特殊实现。

// 通用模板
template <typename T>
class MyClass {
    // 通用实现
};

// 针对int类型的特化
template <>
class MyClass<int> {
    // 针对int的实现
};

2. 部分特化

对一部分模板参数进行特化。

template <typename T>
class MyClass<T*> {
    // 针对指针类型的实现
};

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五、类模板的继承

类模板可以继承自普通类或另一个类模板。

template <typename T>
class Base {
    // 基类内容
};

template <typename T>
class Derived : public Base<T> {
    // 派生类内容
};

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六、类模板与友元

在类模板中声明友元时，需要注意模板参数的使用。

template <typename T>
class MyClass {
    friend void friendFunction<>(MyClass<T>);
    // ...
};

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七、示例：实现一个通用的数组类

template <typename T>
class Array {
public:
    Array(int size) : size(size) {
        data = new T[size];
    }
    ~Array() {
        delete[] data;
    }
    T& operator[](int index) {
        return data[index];
    }
private:
    T* data;
    int size;
};

int main() {
    Array<int> intArray(5);
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        intArray[i] = i * 10;
    }

    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << intArray[i] << " "; // 输出：0 10 20 30 40
    }

    return 0;
}

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八、注意事项

• 模板的实现通常放在头文件中：因为模板是在编译时实例化的，所以实现需要在头文件中可见。
• 不能对模板参数类型进行自动推导：使用类模板时，必须显式指定模板参数类型。
• 编译器错误信息可能较复杂：模板错误可能导致难以理解的编译错误信息，需要耐心调试。

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九、总结

类模板是C++提供的强大工具，能够让我们编写通用的、类型无关的代码。通过类模板，可以提高代码的重用性，减少重复劳动。在使用过程中，需要熟悉模板的语法和特性，以充分发挥其优势。

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原文地址：https://blog.csdn.net/qq_45993770/article/details/142491580

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