《C++的模板库》课件

《C++的模板库》欢迎来到C++的模板库世界！课程目标深入理解C++模板库的概念，包括函数模板和类模板。掌握模板参数的各种类型和用法，并能进行模板参数的推导。学习标准模板库（STL）的基本概念，以及常用的容器、迭代器和算法。了解C++11/14/17新标准对模板库的扩展和改进。C++模板库简介1C++模板库是C++语言中的一项强大功能，它允许程序员编写通用的代码，这些代码可以在不同的数据类型上工作。2模板库可以用于创建通用的函数、类、容器、算法等。3C++模板库允许程序员以一种更抽象的方式编写代码，从而提高代码的可复用性和可读性。何为模板模板是C++中的一种泛型编程机制，它允许程序员编写不依赖于特定数据类型的代码，即泛型代码。函数模板函数模板是一种通用的函数定义，它可以接受不同类型的参数，并在编译时根据实际参数类型自动生成特定类型的函数。函数模板的实例化当调用一个函数模板时，编译器会根据实际参数类型自动生成特定类型的函数，这个过程称为实例化。函数模板的编写规范函数模板的定义使用关键字template，后面紧跟一个尖括号包含的模板参数列表，然后是函数的定义。函数模板的局限性函数模板只能用于处理基本数据类型和类类型，而不能用于处理指针、引用、数组等。类模板类模板是一种通用的类定义，它可以接受不同类型的参数，并在编译时根据实际参数类型自动生成特定类型的类。类模板的实例化当使用类模板创建对象时，编译器会根据实际参数类型自动生成特定类型的类，这个过程称为实例化。类模板的编写规范类模板的定义使用关键字template，后面紧跟一个尖括号包含的模板参数列表，然后是类的定义。类模板的特化类模板的特化允许程序员为特定的数据类型提供一个不同的类定义，从而实现特定类型的定制功能。类模板的偏特化类模板的偏特化允许程序员为特定类型组合提供一个不同的类定义，从而实现更细粒度的定制功能。类模板与继承类模板可以继承自其他类模板，也可以继承自普通类，从而实现代码复用和功能扩展。类模板与类成员函数类模板可以包含成员函数，这些成员函数可以访问和操作类模板中的数据成员。模板参数模板参数是模板定义中使用的类型或值，它们在编译时被替换为实际的类型或值。模板参数的推导编译器可以根据实际参数类型推导出模板参数的值，这可以简化代码编写。非类型模板参数除了类型参数外，模板参数也可以是常量表达式、指针、引用等非类型值。模板参数的默认值模板参数可以指定默认值，如果调用时没有指定实际参数类型，则使用默认值。模板参数包模板参数包可以接收任意数量的模板参数，并在编译时根据实际参数类型进行处理。变长参数模板变长参数模板允许函数模板接受任意数量的参数，并在编译时根据实际参数类型生成特定类型的函数。虚函数与模板模板类中的虚函数允许子类根据实际类型提供不同的实现，从而实现多态性。异常处理与模板模板函数可以抛出和捕获异常，以处理程序运行过程中出现的错误。模板库的命名空间为了避免命名冲突，C++模板库通常定义在特定的命名空间中，例如std命名空间。STL容器概述STL容器是C++标准模板库中的一组数据结构，它们提供了一种存储和管理数据的方式。STL容器的分类STL容器可以分为顺序容器、关联容器和无序关联容器。顺序容器按元素的顺序存储和访问数据，例如vector、list、deque。关联容器按键值对存储和访问数据，例如map、set。无序关联容器按键值对存储和访问数据，但没有排序，例如unordered_map、unordered_set。顺序容器vector是一种动态数组，它可以根据需要自动调整大小。list是一种双向链表，它可以在任何位置进行插入和删除操作。deque是一种双端队列，它可以在头部和尾部进行插入和删除操作。关联容器map是一种键值对的关联容器，它按键排序，并提供快速查找和插入功能。set是一种集合的关联容器，它按元素排序，并保证元素的唯一性。无序关联容器unordered_map是一种键值对的无序关联容器，它提供快速查找和插入功能，但没有排序。unordered_set是一种集合的无序关联容器，它提供快速查找和插入功能，但没有排序，并保证元素的唯一性。迭代器概述迭代器是一种访问容器元素的机制，它提供了一种通用的方式来遍历容器中的元素。迭代器的分类输入迭代器：只能读取容器元素。输出迭代器：只能写入容器元素。前向迭代器：可以读取和写入容器元素，并支持单向遍历。双向迭代器：可以读取和写入容器元素，并支持双向遍历。随机访问迭代器：可以读取和写入容器元素，并支持随机访问。迭代器的使用可以使用迭代器访问容器中的元素，并执行各种操作，例如遍历、插入、删除等。算法概述STL算法是C++标准模板库中的一组函数，它们提供了一系列操作容器元素的通用方法。常用算法查找算法：find、search、binary_search等。排序算法：sort、stable_sort、merge_sort等。复制算法：copy、fill、swap等。删除算法：remove、erase等。自定义算法程序员可以使用模板编写自定义算法，以满足特定的需求。仿函数仿函数是一种行为类似函数的对象，它可以被用作算法的参数，以提供定制的逻辑。适配器适配器是一种将一种容器或算法转换成另一种容器或算法的机制，它可以使不同的容器和算法互相兼容。扩展C++模板库是一个庞大的体系，它包含了许多其他的扩展，例如输入输出流、字符串等。C++11新标准C++11标准对C++语言进行了重大更新，引入了许多新的特性，包括自动类型推断、lambda表达式、右值引用等。C++11新特性自动类型推断：使用auto关键字可以自动推导出变量的类型。lambda表达式：可以定义匿名函数，并将其作为参数传递给其他函数。右值引用：可以引用右值表达式，并将其用于移动语义。C++14新标准C++14标准在C++11的基础上进行了进一步改进，引入了新的特性，例如泛型lambda表达式、返回类型推断等。C++17新标准C++17标准是C++语言的最新版本，它引入了许多新的特性，包括