C++ 模板与 String 类详解

C++ 模板机制允许编写与类型无关的通用代码，通过函数模板和类模板实现泛型编程。STL 标准库中的 string 类提供了丰富的接口用于字符串操作，包括构造、迭代器访问、容量管理、元素访问及修改功能。掌握模板实例化原则及 string 常用 API 有助于提升 C++ 开发效率与代码复用性。

日志猎手发布于 2026/3/300 浏览

一、模板

1. 函数模板

什么是模板？ 模板是一个模具，只需要往这个模具里倒入不同的材料，就可以获得不同材料的铸件。

如果我们要实现一个交换函数呢？这是很容易的事情。

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但是这种交换函数只能实现整型之间的交换，如果想进行浮点数交换或字符型交换呢？虽然可以通过函数重载实现不同的交换函数，但这样做太浪费时间了，没有意义。毕竟只是改变了交换函数参数的类型，代码不需要变化。所以，这种方法是有缺陷的：

代码复用率低。
可维护性差。

所以，有了函数模板，这是实现泛型编程的基础。

所谓泛型编程就是编写与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段。

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template<typename T>就是定义了一个模板，通过一份代码就可以实现多个要求。

这里的typename也可以换成class，这两个的区别会在后面讲解。

这个就叫做函数模板，函数模板代表了一个函数家族，该函数模板与类型无关，在使用时被参数化，根据实参类型产生函数的特定类型版本。

函数模板的格式：template<typename T1, typename T2, ..., typename Tn>。

2. 函数模板的原理

函数模板是一个蓝图，它本身并不是函数，是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。所以，其实模板就是将本来应该我们重复性做的工作交给了编译器。

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在编译器编译阶段，对于模板函数的使用，编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应类型的函数以供调用。

3. 函数模板的实例化

用不同类型的参数使用函数模板时，称为函数模板的实例化。

模板参数实例化分为：隐式实例化和显式实例化。

隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型。

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// 在字符串的末尾追加另一个 std::string str 对象 string& operator+=(const string& str); // 字符串的末尾追加 C 风格的 s 字符串 c-string string& operator+=(const char* s); // 在字符串的末尾追加单个字符 character string& operator+=(char c); // 追加 str 的拷贝 string& append(const string& str); // 从 str 的 subpos 位置开始，拿取 sublen 个字符，追加到 string // 的对象中，如果 str 太短或者 sublen 等于 npos，那就取到 str 的 // 末尾 string& append(const string& str, size_t subpos, size_t sublen); // s 指向的以空字符结尾的字符序列，追加到 string 对象中 c-string string& append(const char* s); // 取 s 指向的字符数组前 n 个字符，追加到 string 对象中 buffer string& append(const char* s, size_t n); // n 个字符 c 的拷贝，追加到 string 对象中 fill string& append(size_t n, char c); // 在 string 对象的末尾添加字符 c，string 对象的长度增加 1 void push_back(char c); // 删除 string 对象的最后一个字符，string 对象的长度减 1 void pop_back(); // 在 pos 位置插入 str 的拷贝 string& insert(size_t pos, const string& str); // 从 str 中的 subpos 位置开始，取 sublen 个字符，插入到 string // 对象中，如果 str 太短或者 sublen 等于 npos，就从 subpos 位置 // 开始一直到 str 字符串的末尾 string& insert(size_t pos, const string& str, size_t subpos, size_t sublen); // s 指向的以空字符结尾的字符序列，插入到 string 对象中 c-string string& insert(size_t pos, const char* s); // s 指向的字符数组的前 n 个字符的拷贝插入到 string 对象中 buffer string& insert(size_t pos, const char* s, size_t n); // 插入字符 c 的 n 次拷贝 fill string& insert(size_t pos, size_t n, char c); // 从 pos 位置开始，删除 string 的 len 个字符，如果 string 太短或者 len 为 npos，就删到 string 的末尾。 // 注意，该函数默认删除 string 的所有字符 sequence string& erase(size_t pos = 0, size_t len = npos); // 从 string 对象中的 pos 位置，用 str 字符串替换掉 string 对象中的 len 个字符 string& replace(size_t pos, size_t len, const string& str); // 拷贝 str 字符串赋值给 string 对象 string& assign(const string& str);

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