【C++】模板初阶
1. 泛型编程
如何实现一个通用的交换函数呢？
void Swap(int& left, int& right)
{int temp = left;left = right;right = temp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{double temp = left;left = right;right = temp;
}
void Swap(char& left, char& right)
{char temp = left;left = right;right = temp;
} 使用函数重载虽然可以实现，但是有一下几个不好的地方：
1. 重载的函数仅仅是类型不同，代码复用率比较低，只要有新类型出现时，就需要用户自己增
加对应的函数
2. 代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错
那能否 告诉编译器一个模子，让编译器根据不同的类型利用该模子来生成代码 呢？
如果在 C++ 中，也能够存在这样一个 模具 ，通过给这个模具中 填充不同材料 ( 类型 ) ，来 获得不同
材料的铸件 ( 即生成具体类型的代码） ，那将会节省许多头发。巧的是前人早已将树栽好，我们只
需在此乘凉。
泛型编程：编写与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段。模板是泛型编程的基础。
2. 函数模板
2.1 函数模板概念
函数模板代表了一个函数家族，该函数模板与类型无关，在使用时被参数化，根据实参类型产生
函数的特定类型版本。
2.2 函数模板格式
template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型 函数名 ( 参数列表 ){}
template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{T temp = left;left = right;right = temp;
} 注意： typename 是 用来定义模板参数 关键字 ， 也可以使用 class( 切记：不能使用 struct 代替
class)
2.3 函数模板的原理
函数模板是一个蓝图，它本身并不是函数，是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。
所以其实模板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器
在编译器编译阶段 ，对于模板函数的使用， 编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应
类型的函数 以供调用。比如： 当用 double 类型使用函数模板时，编译器通过对实参类型的推演，
将 T 确定为 double 类型，然后产生一份专门处理 double 类型的代码 ，对于字符类型也是如此。
2.4 函数模板的实例化
用不同类型的参数使用函数模板时 ，称为函数模板的 实例化 。模板参数实例化分为： 隐式实例化
和显式实例化 。
1. 隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{return left + right;
}
int main()
{int a1 = 10, a2 = 20;double d1 = 10.0, d2 = 20.0;Add(a1, a2);Add(d1, d2);
/*
该语句不能通过编译，因为在编译期间，当编译器看到该实例化时，需要推演其实参类型
通过实参a1将T推演为int，通过实参d1将T推演为double类型，但模板参数列表中只有
一个T，
编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错
注意：在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作，因为一旦转化出问题，编译器就需要
背黑锅Add(a1, d1);
*/
// 此时有两种处理方式：1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化Add(a, (int)d);return 0;
} 2. 显式实例化：在函数名后的 <> 中指定模板参数的实际类型
int main(void)
{int a = 10;double b = 20.0;// 显式实例化Add<int>(a, b);return 0;
} 如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，如果无法转换成功编译器将会报错。
2.5 模板参数的匹配原则
1. 一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在，而且该函数模板还可以被实例化为这
个非模板函数
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T>
T Add(T left, T right)
{return left + right;
}
void Test()
{Add(1, 2); // 与非模板函数匹配，编译器不需要特化Add<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本
} 2. 对于非模板函数和同名函数模板，如果其他条件都相同，在调动时会优先调用非模板函数而
不会从该模板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数， 那么将选择模
板
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T1, class T2>
T1 Add(T1 left, T2 right)
{return left + right;
}
void Test()
{Add(1, 2); // 与非函数模板类型完全匹配，不需要函数模板实例化Add(1, 2.0); // 模板函数可以生成更加匹配的版本，编译器根据实参生成更加匹配的Add函数
} 3. 模板函数不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换
3. 类模板
3.1 类模板的定义格式
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{// 类内成员定义
};#include<iostream>
using namespace std;
// 类模版
template<typename T>
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity = 4)
{
_array = new T[capacity];
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
void Push(const T& data);
private:
T* _array;
size_t _capacity;
size_t _size;
};
// 模版不建议声明和定义分离到两个文件.h 和.cpp会出现链接错误，具体原因后面会讲
template<class T>
void Stack<T>::Push(const T& data)
{
// 扩容
_array[_size] = data;
++_size;
}
int main()
{
Stack<int> st1; // int
Stack<double> st2; // double
return 0;
}3.2 类模板的实例化
类模板实例化与函数模板实例化不同， 类模板实例化需要在类模板名字后跟 <> ，然后将实例化的
类型放在 <> 中即可，类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类 。
// Stack是类名，Stack<int>才是类型
Stack<int> st1; // int
Stack<double> st2; // double