C++类模板通过template<typename T>声明通用类，成员函数需重新声明模板并使用作用域解析运算符定义，实例化时指定类型参数生成具体类；为避免代码膨胀，可采用显式实例化、类型擦除、constexpr计算或PIMPL模式；SFINAE机制结合std::enable_if、requires（C++20）、decltype和std::declval可实现条件化模板编译；调试模板类可用static_assert检查类型约束、启用编译器诊断、使用调试器、简化模板结构及编写单元测试；友元函数在模板类中可声明为非模板（共享函数）、模板友元（每个实例对应一个函数）或绑定到特定实例的友元函数，需注意前置声明与语法格式。
C++类模板允许你编写可以用于多种数据类型的通用类。开发模板类需要先声明模板，然后定义类的成员函数。实例化时，你需要指定模板参数，编译器会根据这些参数生成具体的类。
模板声明: 使用
template <typename T>
template <class T>
T
template <typename T>
class MyTemplateClass {
public:
MyTemplateClass(T value);
T getValue() const;
private:
T data;
};成员函数定义: 在类模板外部定义成员函数时，需要再次声明模板，并使用作用域解析运算符
::
template <typename T>
MyTemplateClass<T>::MyTemplateClass(T value) : data(value) {}
template <typename T>
T MyTemplateClass<T>::getValue() const {
return data;
}模板实例化: 在使用模板类时，需要指定类型参数。例如，
MyTemplateClass<int>
int
立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；
MyTemplateClass<int> intObject(10); MyTemplateClass<double> doubleObject(3.14); int intValue = intObject.getValue(); double doubleValue = doubleObject.getValue();
模板展开会导致代码膨胀，因为每种类型都会生成一份类和函数的副本。可以考虑以下方法：
显式实例化: 使用
template class MyTemplateClass<int>;
.cpp
// MyTemplateClass.cpp #include "MyTemplateClass.h" template class MyTemplateClass<int>; // 显式实例化 int 版本
类型擦除 (Type Erasure): 使用基类和虚函数，将类型相关的操作放在基类中，而模板类只负责类型无关的部分。这需要仔细设计类的层次结构。
编译时计算: 使用
constexpr
if constexpr
template <typename T>
T process(T value) {
if constexpr (std::is_integral<T>::value) {
// 整数类型的特殊处理
return value * 2;
} else {
// 其他类型的默认处理
return value + 1.0;
}
}使用PIMPL (Pointer to Implementation) 模式: 将类的实现细节放在一个私有的实现类中，模板类只包含一个指向实现类的指针。这样可以减少模板展开的代码量，并提高编译速度。
// MyTemplateClass.h
template <typename T>
class MyTemplateClass {
public:
MyTemplateClass(T value);
~MyTemplateClass();
T getValue() const;
private:
class Impl;
Impl* pImpl;
};
// MyTemplateClass.cpp
template <typename T>
class MyTemplateClass<T>::Impl {
public:
Impl(T value) : data(value) {}
T getValue() const { return data; }
private:
T data;
};
template <typename T>
MyTemplateClass<T>::MyTemplateClass(T value) : pImpl(new Impl(value)) {}
template <typename T>
MyTemplateClass<T>::~MyTemplateClass() { delete pImpl; }
template <typename T>
T MyTemplateClass<T>::getValue() const { return pImpl->getValue(); }SFINAE 是一种在模板参数推导过程中，如果某个模板实例化无效，编译器不会报错，而是忽略该实例化的机制。这可以用来实现更灵活的模板编程。
std::enable_if
std::enable_if
template <typename T>
typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value, T>::type
processIntegral(T value) {
return value * 2;
}
template <typename T>
typename std::enable_if<!std::is_integral<T>::value, T>::type
processNonIntegral(T value) {
return value + 1.0;
}requires
requires
template <typename T>
requires std::is_integral<T>::value
T process(T value) {
return value * 2;
}
template <typename T>
requires (!std::is_integral<T>::value)
T process(T value) {
return value + 1.0;
}decltype
std::declval
decltype
std::declval
decltype
template <typename T>
auto checkHasToString(T obj) -> decltype(obj.toString(), std::true_type{}) {
return std::true_type{};
}
template <typename T>
std::false_type checkHasToString(...) {
return std::false_type{};
}
template <typename T>
constexpr bool hasToString = decltype(checkHasToString(std::declval<T>()))::value;
template <typename T>
typename std::enable_if<hasToString<T>, void>::type
printToString(T obj) {
std::cout << obj.toString() << std::endl;
}
template <typename T>
typename std::enable_if<!hasToString<T>, void>::type
printToString(T obj) {
std::cout << "Object does not have toString method" << std::endl;
}调试模板类可能会比较困难，因为编译器会在实例化时生成代码。
使用静态断言 (static_assert): 在编译时检查模板参数是否满足特定条件。
template <typename T>
class MyTemplateClass {
public:
MyTemplateClass(T value) : data(value) {
static_assert(std::is_integral<T>::value, "T must be an integral type");
}
private:
T data;
};使用编译器诊断信息: 开启编译器的详细诊断信息，可以帮助你理解模板展开的过程和错误信息。例如，在使用 GCC 时，可以使用
-ftemplate-depth=100
使用调试器: 使用调试器（如 GDB 或 Visual Studio Debugger）可以单步执行模板代码，并查看变量的值。 在调试时，确保调试器可以正确处理模板实例化后的代码。
减少模板复杂度: 尽量将模板代码分解成更小的、易于理解的模块。 避免过度使用模板元编程，除非必要。
使用单元测试: 编写单元测试来验证模板类的行为。 针对不同的类型参数编写不同的测试用例。
在模板类中声明友元函数需要特别注意，因为友元函数的类型可能依赖于模板参数。
非模板友元: 友元函数不是模板函数，对所有模板实例都是同一个函数。
template <typename T>
class MyTemplateClass {
private:
T data;
friend void printData(const MyTemplateClass<T>& obj);
public:
MyTemplateClass(T value) : data(value) {}
};
void printData(const MyTemplateClass<int>& obj) { // 注意类型
std::cout << "Data: " << obj.data << std::endl;
}模板友元: 友元函数本身也是一个模板函数。
template <typename T>
class MyTemplateClass {
private:
T data;
template <typename U>
friend void printData(const MyTemplateClass<U>& obj);
public:
MyTemplateClass(T value) : data(value) {}
};
template <typename U>
void printData(const MyTemplateClass<U>& obj) {
std::cout << "Data: " << obj.data << std::endl;
}绑定到特定模板实例的友元: 友元函数只对特定的模板实例有效。
template <typename T>
class MyTemplateClass; // 前置声明
template <typename T>
void printData(const MyTemplateClass<T>& obj);
template <typename T>
class MyTemplateClass {
private:
T data;
friend void printData<>(const MyTemplateClass<T>& obj); // 友元声明
public:
MyTemplateClass(T value) : data(value) {}
};
template <typename T>
void printData(const MyTemplateClass<T>& obj) {
std::cout << "Data: " << obj.data << std::endl;
}以上就是C++类模板声明 模板类开发与实例化的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！
每个人都需要一台速度更快、更稳定的 PC。随着时间的推移，垃圾文件、旧注册表数据和不必要的后台进程会占用资源并降低性能。幸运的是，许多工具可以让 Windows 保持平稳运行。
广告
收藏
![smarty模板引擎[函数篇]](https://img.php.cn/upload/course/000/000/068/62554919bac5d558.png)
收藏
![Smarty模板引擎[基础篇]](https://img.php.cn/upload/course/000/000/068/62567ac03df54222.png)
收藏
Copyright 2014-2025 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号
692
