掌握C++泛型编程（从模板函数到STL泛型实战指南）

一、模板函数（Function Templates）

假设你想写一个函数来比较两个值并返回较大的那个。如果不用泛型，你可能需要为 int、double、string 等分别写函数。但使用模板函数，只需一份代码：

template <typename T>T max_value(T a, T b) {    return (a > b) ? a : b;}// 使用示例int main() {    int x = 5, y = 10;    double m = 3.14, n = 2.71;    std::cout << max_value(x, y) << std::endl;     // 输出 10    std::cout << max_value(m, n) << std::endl;     // 输出 3.14    return 0;}

这里 template <typename T> 声明了一个模板参数 T，编译器会根据调用时传入的实参自动推导出 T 的具体类型。这就是 模板函数 的强大之处。

二、C++模板类（Class Templates）

除了函数，你还可以定义模板类。例如，实现一个简单的通用栈（Stack）：

#include <vector>#include <stdexcept>template <typename T>class Stack {private:    std::vector<T> elements;public:    void push(const T& item) {        elements.push_back(item);    }    void pop() {        if (elements.empty()) {            throw std::out_of_range("Stack<T>::pop(): empty stack");        }        elements.pop_back();    }    T top() const {        if (elements.empty()) {            throw std::out_of_range("Stack<T>::top(): empty stack");        }        return elements.back();    }    bool empty() const {        return elements.empty();    }};// 使用示例int main() {    Stack<int> intStack;    intStack.push(1);    intStack.push(2);    std::cout << intStack.top() << std::endl; // 输出 2    Stack<std::string> strStack;    strStack.push("Hello");    strStack.push("World");    std::cout << strStack.top() << std::endl; // 输出 World    return 0;}

这个 Stack 类可以用于任何支持拷贝和赋值的类型。这种灵活性正是 C++模板类 的价值所在。

三、STL泛型：标准模板库的威力

C++标准库中的 STL（Standard Template Library）是泛型编程的典范。它提供了如 vector、list、map、algorithm 等通用组件，全部基于模板构建。例如：

#include <vector>#include <algorithm>#include <iostream>int main() {    std::vector<int> nums = {5, 2, 8, 1, 9};    // 使用STL算法对任意类型容器排序    std::sort(nums.begin(), nums.end());    for (int n : nums) {        std::cout << n << " "; // 输出 1 2 5 8 9    }    return 0;}

这里的 std::sort 是一个泛型算法，它可以对任何支持随机访问迭代器的容器进行排序，无论元素是 int、double 还是自定义对象（只要提供比较规则）。这体现了 STL泛型 的高度抽象与复用能力。

四、注意事项与最佳实践

• 模板代码通常放在头文件（.h 或 .hpp）中，因为编译器需要在编译时看到完整定义。
• 过度使用模板可能导致代码膨胀（Code Bloat），需权衡通用性与性能。
• C++11 及以后版本引入了 auto、decltype 和概念（Concepts，C++20）等特性，进一步简化泛型编程。

结语

通过本教程，你已经掌握了 C++泛型编程 的核心概念：从简单的 模板函数，到灵活的 C++模板类，再到强大的 STL泛型 库。泛型编程不仅能减少重复代码，还能提升程序的抽象层次和运行效率。建议多动手实践，尝试用模板重构已有代码，你会感受到C++泛型带来的巨大优势！