泛型编程与标准模板库（STL）

泛型编程与标准模板库（STL）

基础工具

模板初阶

• 泛型编程 (Generic Programming)

  • 背景问题
    • 场景：如何实现一个通用的交换函数 Swap？
    • 传统做法：函数重载 (Function Overloading)。

      void Swap(int& left, int& right) { ... }
      void Swap(double& left, double& right) { ... }
      void Swap(char& left, char& right) { ... }
      

    • 函数重载的缺点：
      • 代码复用率低：仅类型不同，逻辑完全重复。
      • 可维护性差：一个逻辑错误需要修改所有重载版本。
      • 扩展性差：每增加新类型，都需要手动增加新函数。
  • 概念
    • 定义：编写与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段。
    • 核心：模板 (Template) 是泛型编程的基础。
    • 比喻：活字印刷术（模具），根据填充不同材料（类型）生成产品（具体代码）。

• 函数模板 (Function Template)

  • 概念与语法
    • 定义：代表一个函数家族，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。
    • 语法：

      template<typename T1, typename T2, ..., typename Tn>
      返回值类型 函数名 (参数列表) { ... }
      

    • 关键字说明：
      • template：声明模板。
      • typename：定义模板参数关键字。
      • class：也可以使用 class 代替 typename。
      • 注意：不能使用 struct 代替 class。
    • 示例：

      template <typename T>
      {
          T temp = left;
          left = right;
          right = temp;
      }