【C++航海王：追寻罗杰的编程之路】关于模板，你知道哪些？

目录

[1 -> 泛型编程](#1 -> 泛型编程)

[2 -> 函数模板](#2 -> 函数模板)

[2.1 -> 函数模板概念](#2.1 -> 函数模板概念)

[2.2 -> 函数模板格式](#2.2 -> 函数模板格式)

[2.3 -> 函数模板的原理](#2.3 -> 函数模板的原理)

[2.4 -> 函数模板的实例化](#2.4 -> 函数模板的实例化)

[2.5 -> 函数参数的匹配原则](#2.5 -> 函数参数的匹配原则)

[3 -> 类模板](#3 -> 类模板)

[3.1 -> 类模板的定义格式](#3.1 -> 类模板的定义格式)

[3.2 -> 类模板的实例化](#3.2 -> 类模板的实例化)

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1 -> 泛型编程

怎样实现一个通用的交换函数？

#include <iostream>
using namespace std;

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;
}

int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;

	Swap(a, b);

	cout << a << " " << b << endl;

	double x = 1.2;
	double y = 2.4;

	Swap(x, y);

	cout << x << " " << y << endl;

	return 0;
}

使用函数重载虽然可以实现，但是有几个不好的地方：

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，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，一个出错可能所有重载都出错。

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？

活字印刷术是一种用雕刻或铸造金属或木头字形，然后用墨水涂抹字形再用压力印在纸张上的印刷技术。

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字形(类型) ，来获得不同字形的文章(即生成具体类型的代码)。
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){}

#include <iostream>
using namespace std;

template<typename T>

void Swap(T& left, T& right)
{
	T temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}

int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;

	Swap(a, b);

	cout << a << " " << b << endl;

	double x = 1.2;
	double y = 2.4;

	Swap(x, y);

	cout << x << " " << y << endl;

	return 0;
}

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)。

#include <iostream>
using namespace std;

template<class T>

T Add(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}

int main()
{
	cout << Add(1, 2) << endl;

	return 0;
}

2.3 -> 函数模板的原理

函数模板就是一个蓝图，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：

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。

2. 显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型。

   #include <iostream>
   using namespace std;

   template<class T>

   T Add(const T& left, const T& right)
   {
   return left + right;
   }

   int main()
   {
   cout << Add(1, 2) << endl;

    /*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*/
    //cout << Add(1.1, 2) << endl;
    // 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
   
    cout << Add((int)1.1, 2) << endl;
    cout << Add(1.1, (double)2) << endl;
   
    // 显示实例化
    cout << Add<int>(1.1, 2) << endl;
    cout << Add<double>(1.1, 2) << endl;
   
    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 -> 函数参数的匹配原则

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。

#include <iostream>
using namespace std;

// 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(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}

int main()
{
	// 与非模板函数匹配，编译器不需要特化
	cout << Add(1, 2) << endl;

	// 调用编译器特化的Add版本
	cout << Add((int)1.1, 2) << endl;

	return 0;
}

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示例。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。

#include <iostream>
using namespace std;

// 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(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}

int main()
{
	// 与非函数模板类型完全匹配，不需要函数模板实例化
	cout << Add(1, 2) << endl;

	// 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
	cout << Add(1, 2.0) << endl;

	return 0;
}

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;

// 动态顺序表
// 注意：Vector不是具体的类，是编译器根据被实例化的类型生成具体类的模具
template<class T>

class Vector
{
public:
	Vector(size_t capacity = 10)
		: _pData(new T[capacity])
		, _size(0)
		, _capacity(capacity)
	{}

	// 使用析构函数演示：在类中声明，在类外定义。
	~Vector();

	void PushBack(const T& data);

	void PopBack();

	size_t Size() 
	{ 
		return _size; 
	}

	T& operator[](size_t pos)
	{
		assert(pos < _size);
		return _pData[pos];
	}

private:
	T* _pData;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};

// 注意：类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表
template <class T>

Vector<T>::~Vector()
{
	if (_pData)
		delete[] _pData;

	_size = _capacity = 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。

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

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感谢各位大佬支持！！！

互三咯！！！