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本文将讨论 C++ 中最流行和最常用的方法之一（即类模板）。

C++ 中模板的添加带来了一种新的编码范式，称为通用编程。 现在，这是 C++ 程序员工具包的一个重要元素，是许多标准库的基础，也是我们许多新 C++ 开发者以前从未遇到过的东西。

泛型编程有时与面向对象编程中的继承概念形成对比。 另一方面，真正的多范式方法需要研究两者如何相互作用。

C++ 中的模板

在 C++ 中，模板是一个基本但功能强大的工具。 基本思想是将数据类型作为参数传递，从而无需为多种数据类型编写相同的代码。

例如，软件业务可能需要对多种数据类型进行 sort()。 我们可以构造一个单一的 sort() 函数并将数据类型作为参数传递，而不是编写和维护大量代码。

C++ 添加了两个新关键字来支持模板：template 和 typename。 关键字 class 始终可以用来代替第二个关键字。

句法：

template <typename T>
void myFunction(T var )
{
    //function definition
}

在上面显示的语法中，我们可以看到，为了定义接受模板变量作为参数的函数，我们添加了一行 template。 现在，该函数可以接受任何数据类型的参数； 它是用于 int、char 和许多其他数据类型的通用函数。

模板在 C++ 中如何工作

模板在编译过程中会扩展。 这与宏类似。

另一方面，编译器在模板扩展之前执行类型检查。 这个概念很简单：源代码仅包含一个函数或类，而生成的代码可能具有同一函数或类的多个副本。

下面的示例对此进行了详细说明。

#include<iostream>
using namespace std;

template <typename T>
T checkMaxValue (T a, T b)
{
    if (a > b)
        return a;
    else if (b > a)
        return b;
    else
        return 0;
}

//driver program
int main()
{
    cout << checkMaxValue (102,204)<<endl;   //int value
    cout << checkMaxValue ('c','f') <<endl;  // char value
}

请注意，我们在驱动程序的第一行中向函数传递了两个整数，它最终将返回两个整数中的最大值。 我们在第二行将两个 char 值传递给同一个函数，该函数将返回最大的 char 值。

在编译时，我们调用该函数，如下所示：

int checkMaxValue (int a, int b)

对于第二次调用，我们编写以下内容：

char checkMaxValue (char a, char b)

我们可以看到，根据调用函数时传递的变量类型，在编译时创建了同一函数的多个副本。

我们可以使用函数和类的模板。 我们将讨论这两种类型以及如何实现这两种类型。

C++ 中的函数模板

我们将创建一个可以处理各种数据类型的通用函数。 Sort()、max()、min() 和 printArray 是函数模板的示例。

示例代码：

template <class T>
void sortArray(T arr[], int s)
{
    for (int i = 0; i < s - 1; i++)
        for (int j = s - 1; i < j; j--)
            if (arr[j] < arr[j - 1])
            {
                int var = arr[j];
                arr[j] = arr[j-1];
                arr[j-1] = var;
            }
    cout << " Sorted array : ";
    for (int i = 0; i < s; i++)
        cout << arr[i] << " ";
    cout << endl;

}

// Driver Code
int main()
{
    int a[5] = { 10, 50, 30, 40, 20 };
    int n=5;
    sortArray<int>(a, n);

    char c[5] = {'g','a','i','h','e'};
    sortArray<char>(c, n);
    return 0;
}

输出:

在代码片段中，我们创建了一个函数 sortArray()，它可以接受数组的模板类型和该数组的大小值并打印排序后的数组。 我们在主代码中为两种不同的数组类型调用了它：int 和 char 数组。

因此，我们可以使用任何数据类型，并且相同的函数都可以工作。 它节省了时间和空间，并且在通用编程中也很高效。

C++ 中的类模板

当类定义不依赖于数据类型的内容时，类模板与函数模板一样非常方便。 LinkedList、BinaryTree、Stack、Queue、Array 和更多类可以从类模板中受益。

句法：

template <class T>
class className {
    private:
        T a;
        ... .. ...
    public:
        T myFunc(T x);
        ... .. ...
};

在此语法中，T 是用作数据类型占位符的模板类型。 当为此模板类创建对象时，使用以下语法：

className<dataType> objectName;

同样，我们可以使用以下语法来编写它：

className<int> objectName;
className<double> objectName;

示例:

#include<iostream>
using namespace std;

template <class T>
class Number {
    private:
    T numb;

    public:
    Number(T a) : numb(a) {}

    T get() {
        return numb;
    }
};

int main() {

    Number<int> integerNumber(50);
    Number<double> doubleNumber(8.9);
    cout << "integer Number = " << integerNumber.get() << endl;
    cout << "double Number = " << doubleNumber.get() << endl;
    return 0;
}

输出:

您可以在这个示例中看到，同一个类可以接受整数和双精度数。 这个例子非常通用，可以让您理解类模板的概念。

这个概念可以扩展，许多类可以使用 LinkedList、Stack、Queue 等模板来实现。

C++ 中的类模板继承

从模板类继承是可行的。 所有常规继承和多态性规则均适用。

如果我们需要新的派生类具有通用性，则必须将其设为模板类，并将模板参数发送到基类。 这是因为继承只能通过类来实现，而模板不是类，除非通过向其传递某种数据类型来实例化模板。

句法：

template <class T>
class derived : public Base<T>{};

输出:

#include <iostream>
using namespace std;

template<class T>
class Base {
    private:
        T val;

    public:
        void setVal(T a)
        {
            val = a;
        }
};
template<class T>
class Derived : public Base<T> {
    public:
        void setVal (T b)
        {
            Base<T>::setVal(b);
        }
};
int main()
{
    Derived<int> a;
    a.setVal(4);
    return 0;
}

我们在代码片段中创建了一个基类模板，其中包含模板类型变量和成员函数。 此外，我们创建了一个派生类，它也是一个类模板并扩展了基类模板。

当扩展Base类时，我们必须指定模板变量，如Base<T>。 基类是泛型的，派生类也是泛型的。

派生类也可以有其模板参数。 前面的示例可以修改如下：

template<class T , class S>
class Derived : public Base<T> {
    private:
        S data;
    public:
        void setVal (T b)
        {
            Base<T>::setVal(b);
            data = b;
        }
};

所以，我们可以看到继承也可以使用类模板来实现。 此外，我们可以使用类模板来实现多态性和适配器类。