引言

CPT（C++ Template Programming）是C++语言中的一项强大特性，它允许开发者编写通用的代码，从而提高代码的复用性和扩展性。本文将深入探讨CPT的核心技术，并通过实战演练，帮助读者解锁编程新技能。

CPT基础知识

1. 模板概念

C++模板是一种泛型编程技术，它允许开发者编写与数据类型无关的代码。模板可以看作是参数化的类或函数，其中参数代表数据类型。

2. 模板类型

C++模板主要分为两种类型：

  • 类模板：定义泛型类，可以创建不同数据类型的对象。
  • 函数模板：定义泛型函数，可以接受不同数据类型的参数。

3. 模板定义与使用

// 类模板定义
template <typename T>
class Stack {
public:
    void push(T element);
    T pop();
    // ...
};

// 函数模板定义
template <typename T>
void swap(T& a, T& b) {
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

CPT核心技术

1. 模板元编程

模板元编程是一种利用C++模板系统在编译时进行编程的技术。它允许开发者编写在编译时执行的操作，如宏。

2. 模板特化

模板特化是针对特定数据类型重定义模板的行为。它允许开发者针对不同类型提供专门的实现。

// 模板特化
template <>
class Stack<int> {
public:
    void push(int element);
    int pop();
    // ...
};

3. 模板继承

模板继承允许类模板继承其他类模板或类。

template <typename T>
class MyStack : public Stack<T> {
    // ...
};

实战演练

1. 实现一个泛型排序算法

以下是一个使用模板实现的快速排序算法示例：

template <typename T>
void quickSort(T arr[], int left, int right) {
    if (left >= right) {
        return;
    }
    T pivot = arr[(left + right) / 2];
    int i = left, j = right;
    while (i <= j) {
        while (arr[i] < pivot) i++;
        while (arr[j] > pivot) j--;
        if (i <= j) {
            std::swap(arr[i], arr[j]);
            i++;
            j--;
        }
    }
    quickSort(arr, left, j);
    quickSort(arr, i, right);
}

2. 实现一个泛型链表

以下是一个使用模板实现的泛型链表示例：

template <typename T>
class ListNode {
public:
    T data;
    ListNode<T>* next;
    ListNode(T val) : data(val), next(nullptr) {}
};

template <typename T>
class LinkedList {
public:
    ListNode<T>* head;
    LinkedList() : head(nullptr) {}
    // ...
};

总结

CPT是C++语言的一项强大特性，它可以帮助开发者编写更通用、更可复用的代码。通过本文的介绍和实战演练，读者应该能够掌握CPT的核心技术，并在实际编程中应用它们。