《C++的模板庫》課件

《C++的模板庫》歡迎來到C++的模板庫世界！課程目標(biāo)深入理解C++模板庫的概念，包括函數(shù)模板和類模板。掌握模板參數(shù)的各種類型和用法，并能進(jìn)行模板參數(shù)的推導(dǎo)。學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)模板庫（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新標(biāo)準(zhǔn)對模板庫的擴(kuò)展和改進(jìn)。C++模板庫簡介1C++模板庫是C++語言中的一項(xiàng)強(qiáng)大功能，它允許程序員編寫通用的代碼，這些代碼可以在不同的數(shù)據(jù)類型上工作。2模板庫可以用于創(chuàng)建通用的函數(shù)、類、容器、算法等。3C++模板庫允許程序員以一種更抽象的方式編寫代碼，從而提高代碼的可復(fù)用性和可讀性。何為模板模板是C++中的一種泛型編程機(jī)制，它允許程序員編寫不依賴于特定數(shù)據(jù)類型的代碼，即泛型代碼。函數(shù)模板函數(shù)模板是一種通用的函數(shù)定義，它可以接受不同類型的參數(shù)，并在編譯時根據(jù)實(shí)際參數(shù)類型自動生成特定類型的函數(shù)。函數(shù)模板的實(shí)例化當(dāng)調(diào)用一個函數(shù)模板時，編譯器會根據(jù)實(shí)際參數(shù)類型自動生成特定類型的函數(shù)，這個過程稱為實(shí)例化。函數(shù)模板的編寫規(guī)范函數(shù)模板的定義使用關(guān)鍵字template，后面緊跟一個尖括號包含的模板參數(shù)列表，然后是函數(shù)的定義。函數(shù)模板的局限性函數(shù)模板只能用于處理基本數(shù)據(jù)類型和類類型，而不能用于處理指針、引用、數(shù)組等。類模板類模板是一種通用的類定義，它可以接受不同類型的參數(shù)，并在編譯時根據(jù)實(shí)際參數(shù)類型自動生成特定類型的類。類模板的實(shí)例化當(dāng)使用類模板創(chuàng)建對象時，編譯器會根據(jù)實(shí)際參數(shù)類型自動生成特定類型的類，這個過程稱為實(shí)例化。類模板的編寫規(guī)范類模板的定義使用關(guān)鍵字template，后面緊跟一個尖括號包含的模板參數(shù)列表，然后是類的定義。類模板的特化類模板的特化允許程序員為特定的數(shù)據(jù)類型提供一個不同的類定義，從而實(shí)現(xiàn)特定類型的定制功能。類模板的偏特化類模板的偏特化允許程序員為特定類型組合提供一個不同的類定義，從而實(shí)現(xiàn)更細(xì)粒度的定制功能。類模板與繼承類模板可以繼承自其他類模板，也可以繼承自普通類，從而實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用和功能擴(kuò)展。類模板與類成員函數(shù)類模板可以包含成員函數(shù)，這些成員函數(shù)可以訪問和操作類模板中的數(shù)據(jù)成員。模板參數(shù)模板參數(shù)是模板定義中使用的類型或值，它們在編譯時被替換為實(shí)際的類型或值。模板參數(shù)的推導(dǎo)編譯器可以根據(jù)實(shí)際參數(shù)類型推導(dǎo)出模板參數(shù)的值，這可以簡化代碼編寫。非類型模板參數(shù)除了類型參數(shù)外，模板參數(shù)也可以是常量表達(dá)式、指針、引用等非類型值。模板參數(shù)的默認(rèn)值模板參數(shù)可以指定默認(rèn)值，如果調(diào)用時沒有指定實(shí)際參數(shù)類型，則使用默認(rèn)值。模板參數(shù)包模板參數(shù)包可以接收任意數(shù)量的模板參數(shù)，并在編譯時根據(jù)實(shí)際參數(shù)類型進(jìn)行處理。變長參數(shù)模板變長參數(shù)模板允許函數(shù)模板接受任意數(shù)量的參數(shù)，并在編譯時根據(jù)實(shí)際參數(shù)類型生成特定類型的函數(shù)。虛函數(shù)與模板模板類中的虛函數(shù)允許子類根據(jù)實(shí)際類型提供不同的實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。異常處理與模板模板函數(shù)可以拋出和捕獲異常，以處理程序運(yùn)行過程中出現(xiàn)的錯誤。模板庫的命名空間為了避免命名沖突，C++模板庫通常定義在特定的命名空間中，例如std命名空間。STL容器概述STL容器是C++標(biāo)準(zhǔn)模板庫中的一組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們提供了一種存儲和管理數(shù)據(jù)的方式。STL容器的分類STL容器可以分為順序容器、關(guān)聯(lián)容器和無序關(guān)聯(lián)容器。順序容器按元素的順序存儲和訪問數(shù)據(jù)，例如vector、list、deque。關(guān)聯(lián)容器按鍵值對存儲和訪問數(shù)據(jù)，例如map、set。無序關(guān)聯(lián)容器按鍵值對存儲和訪問數(shù)據(jù)，但沒有排序，例如unordered_map、unordered_set。順序容器vector是一種動態(tài)數(shù)組，它可以根據(jù)需要自動調(diào)整大小。list是一種雙向鏈表，它可以在任何位置進(jìn)行插入和刪除操作。deque是一種雙端隊(duì)列，它可以在頭部和尾部進(jìn)行插入和刪除操作。關(guān)聯(lián)容器map是一種鍵值對的關(guān)聯(lián)容器，它按鍵排序，并提供快速查找和插入功能。set是一種集合的關(guān)聯(lián)容器，它按元素排序，并保證元素的唯一性。無序關(guān)聯(lián)容器unordered_map是一種鍵值對的無序關(guān)聯(lián)容器，它提供快速查找和插入功能，但沒有排序。unordered_set是一種集合的無序關(guān)聯(lián)容器，它提供快速查找和插入功能，但沒有排序，并保證元素的唯一性。迭代器概述迭代器是一種訪問容器元素的機(jī)制，它提供了一種通用的方式來遍歷容器中的元素。迭代器的分類輸入迭代器：只能讀取容器元素。輸出迭代器：只能寫入容器元素。前向迭代器：可以讀取和寫入容器元素，并支持單向遍歷。雙向迭代器：可以讀取和寫入容器元素，并支持雙向遍歷。隨機(jī)訪問迭代器：可以讀取和寫入容器元素，并支持隨機(jī)訪問。迭代器的使用可以使用迭代器訪問容器中的元素，并執(zhí)行各種操作，例如遍歷、插入、刪除等。算法概述STL算法是C++標(biāo)準(zhǔn)模板庫中的一組函數(shù)，它們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。復(fù)制算法：copy、fill、swap等。刪除算法：remove、erase等。自定義算法程序員可以使用模板編寫自定義算法，以滿足特定的需求。仿函數(shù)仿函數(shù)是一種行為類似函數(shù)的對象，它可以被用作算法的參數(shù)，以提供定制的邏輯。適配器適配器是一種將一種容器或算法轉(zhuǎn)換成另一種容器或算法的機(jī)制，它可以使不同的容器和算法互相兼容。擴(kuò)展C++模板庫是一個龐大的體系，它包含了許多其他的擴(kuò)展，例如輸入輸出流、字符串等。C++11新標(biāo)準(zhǔn)C++11標(biāo)準(zhǔn)對C++語言進(jìn)行了重大更新，引入了許多新的特性，包括自動類型推斷、lambda表達(dá)式、右值引用等。C++11新特性自動類型推斷：使用auto關(guān)鍵字可以自動推導(dǎo)出變量的類型。lambda表達(dá)式：可以定義匿名函數(shù)，并將其作為參數(shù)傳遞給其他函數(shù)。右值引用：可以引用右值表達(dá)式，并將其用于移動語義。C++14新標(biāo)準(zhǔn)C++14標(biāo)準(zhǔn)在C++11的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，引入了新的特性，例如泛型lambda表達(dá)式、返回類型推斷等。C++17新標(biāo)準(zhǔn)C++17標(biāo)準(zhǔn)是C++語言的最新版本，它引入了許多新的特性，包括