Back to Basics: C++ Templates - Part 1

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

文档系统介绍了C++模板的基础知识，包括函数模板和类模板的实现方式。通过示例展示了如何有效使用模板来减少代码冗余并提高可维护性，讨论了泛型编程的概念及其优势，如编译时类型安全和代码重用，同时也提到了模板可能带来的代码膨胀问题及应对方法。

AI总结

《Back to Basics: C++ Templates - Part 1》总结

本文主要围绕C++模板的基础知识和使用指导展开，重点介绍了模板的核心概念、类型、应用场景及最佳实践。以下是核心内容的总结：

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### 1. **模板的基础概念**
- **模板简介**：模板是C++的一种编译时多态机制，允许以类型为参数生成代码，减少代码冗余，提高复用性。
- **分类**：
- **函数模板**：为不同类型提供统一功能。
- **类模板**：生成不同类型的类。
- **变量模板**：自C++14起支持。
- **优势**：通过编译时多态减少代码重复，提高灵活性。

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### 2. **函数模板**
- **定义**：使用`template`声明，允许函数对不同类型自动婉转。

  template
  T min(const T& a, const T& b) {
    return (a < b) ? a : b;
  }

- **实例化**：编译器根据调用时的参数自动实例化模板。
- **特化**：为某些特定类型提供定制实现。

  template<>
  bool equal(const double& a, const double& b) {
    return std::abs(a - b) < 0.00001;
  }

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### 3. **模板参数类型**
- **类型参数**（Type Parameter）：如`int`、`char`等。
- **非类型参数**（NTTP）：如整数值`3`。
- **模板-模板参数**：将模板作为参数传递。

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### 4. **类模板**
- **定义**：类模板可以生成不同类型的类，方法可以在类内或外定义。
- **示例**：`Array`类模板支持通过非类型参数指定大小。

  template
  struct Array {
    T* data();
    const T* data() const { return std::addressof(mData[0]); }
    constexpr size_t size() const { return SIZE; }
    // ...其他方法
  };

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### 5. **泛型programming**
- **定义**：以最通用的方式实现算法和数据结构，减少冗余。
- **优势**：提高代码复用性和灵活性。

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### 6. **最佳实践与高级技巧**
- **避免代码膨胀**：合理使用模板避免生成过多代码。
- **`span`的使用**：推荐使用`span`代替传统C风格的指针和长度组合。

  void Read(span data) {
    for(auto& c : data) { c = i++;}
  }

- **类型限制**：结合`std::is_pointer`和C++20的`requires`关键字限制类型。
- **`constexpr if`**：在C++17中支持编译时分支判断。

  template
  auto getValue(T t) {
    if constexpr(std::is_pointer_v) {
      return *t;
    } else {
      return t;
    }
  }

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### 7. **别名模板**
- **功能**：为模板创建别名，便于部分专门化。

  template
  using CharArray = std::array;

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以上是《Back to Basics: C++ Templates - Part 1》的核心内容总结，涵盖了模板的基础知识、使用场景及高级技巧，旨在帮助开发者更高效、更安全地使用C++模板。