C++: 模板初阶

目录

引子：

函数模板

格式：

例子：

函数模板的实例化：

隐形实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型

[显式实例化： 在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型](#显式实例化： 在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型)

模板参数的匹配原则

类模板

格式：

实例化：

---

引子：

在下列函数中，它们都是swap函数，但是却因为参数的不同和而导致了需要使用函数重载进行实现，虽然解决了问题，但是函数重载也有不好的地方：

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

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;
}

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？

函数模板

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。

格式：

template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型 函数名(参数列表){}

例子：

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

函数模板的实例化：

隐形实例化：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, 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 3.改变模板
 
 //强制转化:
  Add(a1, (int)d2);


 return 0;
}


//改变模板:
template<class T1, class T2>
T Add(const T1& left, const T2& right)
{
 return left + right;
}

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。

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，而且非函数模板完全匹配调用函数时，则非函数模板优先。

// 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，编译器不需要掉用模板函数
}

2. 一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在，但是非函数模板不匹配调用函数的参数，且函数模板存在同时也匹配，那么就调用函数模板

// 专门处理int的加法函数
int Add(double left, double 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); // 与非模板函数不匹配，但与函数模板匹配，编译器掉用模板函数
}

类模板

格式：

template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
 // 类内成员定义
}; 

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。

// Vector类名，Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;

---