C++模板类的介绍

C++模板类的介绍
C++模板类是一种通用编程技术，允许程序员创建可处理多种数据类型的通用类。通过使用模板，我们可以编写一段能够处理不同类型数据的代码，而无需为每一种数据类型单独编写特定的代码。这大大增强了代码的复用性和灵活性。

基本概念
模板参数：在声明模板类时，我们可以定义一个或多个类型参数，这些参数在实例化模板类时会被具体的类型替换。
模板实例化：当使用具体类型来创建一个模板类的对象时，编译器会生成该类型的类的实例。这个过程称为模板实例化。
模板类的语法
模板类的声明通常以template关键字开始，后接尖括号<>内的一个或多个类型参数。

一个简单的例子：

template <typename T>  
class MyArray {  
private:  
T* arr;  
int size;  
public:  
MyArray(T* array, int arraySize): arr(array), size(arraySize) {}  
T getElement(int index) { return arr[index]; }  
// ... 其他成员函数 ...  
};

MyArray是一个可以存储任何类型的数组的模板类。T是一个类型参数，可以在实例化时用任何类型（如int、double等）替换。

模板类的实例化
要使用模板类，需要用具体的类型来实例化它。
例如：

int main() {  
int myInts[] = {1, 2, 3, 4, 5};  
MyArray<int> intArray(myInts, 5); // 使用 int 类型实例化 MyArray 类  
// ... 使用 intArray ...  
return 0;  
}

栈实现的小例子：

#include<iostream>  
using namespace std;  
  
template <typename T>  
class Stack {  
private:  
    T* stackArr;  
    int top;  
    int capacity;  
  
public:  
    Stack(int size = 10) { // 构造函数，设置默认大小为10  
        stackArr = new T[size];  
        capacity = size;  
        top = -1;  
    }  
  
    ~Stack() { // 析构函数，删除动态分配的内存  
        delete[] stackArr;  
    }  
  
    void push(T data) { // 入栈操作  
        if (top == capacity - 1) {  
            cout << "栈溢出，无法添加元素" << endl;  
            return;  
        }  
        top++;  
        stackArr[top] = data;  
    }  
  
    T pop() { // 出栈操作  
        if (isEmpty()) {  
            cout << "栈为空，无法删除元素" << endl;  
            exit(EXIT_FAILURE); // 如果栈为空则退出程序  
        }  
        T popped = stackArr[top];  
        top--;  
        return popped;  
    }  
  
    T peek() { // 查看栈顶元素但不删除  
        if (!isEmpty())  
            return stackArr[top];  
        else  
            exit(EXIT_FAILURE); // 如果栈为空则退出程序  
    }  
  
    int size() { // 返回栈的大小  
        return top + 1;  
    }  
  
    bool isEmpty() { // 检查栈是否为空  
        return top == -1;  
    }  
};

int main() {  
    Stack<int> intStack; // 创建一个整数类型的栈  
    intStack.push(10); // 入栈一个整数  
    intStack.push(20); // 入栈一个整数  
    cout << "栈顶元素：" << intStack.peek() << endl; // 查看并输出栈顶元素，应为20  
    cout << "栈的大小：" << intStack.size() << endl; // 输出栈的大小，应为2  
    intStack.pop(); // 出栈一个整数，此时栈顶元素应为10  
    cout << "栈顶元素：" << intStack.peek() << endl; // 查看并输出栈顶元素，应为10  
    // ... 其他操作 ...  
    return 0;  
}

模板类的优点和注意事项
类型安全：模板类在编译时进行类型检查，有助于提前发现类型错误。
代码重用：通过模板类，我们可以编写一段通用的代码，然后用不同的数据类型实例化它，从而避免重复编写类似的代码。这大大提高了开发效率。
灵活性：模板类可以接受用户自定义的类型，使得它们能够轻松适应各种复杂的编程场景。
性能优化：由于模板是在编译时展开的，编译器有机会进行更多的优化，从而生成更高效的代码。
然而，这也可能导致代码膨胀（code bloat），因为每个不同的类型实例都会生成独立的代码。因此，在使用模板时要特别注意避免不必要的复杂性和潜在的代码膨胀问题。