C++初阶之模板和STL简介

**模板和STL简介**

在C++中，模板（Template）和标准模板库（Standard Template Library, STL）是两个非常重要的概念。它们使得编程更加高效、灵活和易于维护。

### 模板（Template）

模板是一种元编程技术，它允许你定义函数或类，能够在编译时根据参数类型进行实例化。这意味着，你可以写一个函数或类，而不需要为每一种可能的类型都写一个版本。

#### 模板的基本概念模板有以下几个关键点：

* **模板参数**：模板中使用的变量，例如 `T` 或 `U`。
* **模板实例化**：根据具体类型（如 `int` 或 `double`）来创建模板的实体版本。

#### 模板函数示例

cpp//一个简单的模板函数template <typename T>
T max(T a, T b) {
 return (a > b) ? a : b;
}

int main() {
 int result1 = max(3,5); // 使用int类型实例化max函数 double result2 = max(3.14,6.28); // 使用double类型实例化max函数 return0;
}

在上面的示例中，`max` 函数根据传入的类型（如 `int` 或 `double`)进行实例化。这样就可以避免为每种类型写一个版本。

#### 模板类示例

cpp//一个简单的模板类template <typename T>
class Vector {
private:
 T* data;
 int size;

public:
 // 构造函数 Vector(int s) : size(s), data(new T[s]) {}

 // 析构函数 ~Vector() { delete[] data; }

 // 添加元素 void add(T element) {
 for (int i =0; i < size; ++i) {
 if (data[i] == element) return;
 }
 data[size++] = element;
 }

 // 打印向量 void print() const {
 for (int i =0; i < size; ++i) {
 std::cout << data[i] << " ";
 }
 std::cout << std::endl;
 }
};

int main() {
 Vector<int> vec1(5);
 vec1.add(3);
 vec1.add(6);
 vec1.print(); // 输出：36 Vector<double> vec2(3);
 vec2.add(4.56);
 vec2.add(7.89);
 vec2.print(); // 输出：4.567.89 return0;
}

在上面的示例中，`Vector` 类根据传入的类型（如 `int` 或 `double`)进行实例化。这样就可以避免为每种类型写一个版本。

### 标准模板库（STL）

STL 是 C++ 中的一个重要组成部分，它提供了一系列通用的容器、算法和迭代器，使得编程更加高效和易于维护。

#### STL 容器STL 提供了以下几种常见的容器：

* **vector**：动态数组，支持随机访问。
* **list**：双向链表，支持插入和删除操作。
* **stack**：栈，支持后进先出（LIFO）的访问方式。
* **queue**：队列，支持先进先出（FIFO）的访问方式。

#### STL 算法STL 提供了以下几种常见的算法：

* **sort**：排序算法，根据指定的比较函数进行排序。
* **search**：查找算法，根据指定的关键字进行查找。
* **find**：查找算法，根据指定的关键字进行查找。

#### STL 迭代器STL 提供了以下几种常见的迭代器：

* **iterator**：指向容器元素的迭代器。
* **const_iterator**：指向容器元素的常用迭代器。

#### STL 示例

cpp// 使用vector容器和sort算法#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
 std::vector<int> vec = {3,6,1,8,2};
 std::sort(vec.begin(), vec.end());

 for (const auto& element : vec) {
 std::cout << element << " ";
 }
 std::cout << std::endl;

 return0;
}

在上面的示例中，使用 `vector` 容器和 `sort` 算法对容器中的元素进行排序。

#### STL 示例

cpp// 使用list容器和search算法#include <iostream>
#include <list>

int main() {
 std::list<int> list = {3,6,1,8,2};
 int key =6;

 auto it = list.begin();
 while (it != list.end()) {
 if (*it == key) break;
 ++it;
 }

 if (it != list.end()) {
 std::cout << "元素 " << key << " 在列表中找到。" << std::endl;
 } else {
 std::cout << "元素 " << key << " 在列表中未找到。" << std::endl;
 }

 return0;
}

在上面的示例中，使用 `list` 容器和 `search` 算法对容器中的元素进行查找。

### 总结模板和STL是C++中非常重要的概念，它们使得编程更加高效、灵活和易于维护。通过了解这些概念，你可以写出更好的代码，并且能够应对各种编程挑战。