C++ 泛型编程篇(一) 模板初阶

〇、为什么需要模板？

一、函数模板

[1. 函数模板概念](#1. 函数模板概念)

[2. 函数模板格式](#2. 函数模板格式)

[3. 函数模板的原理](#3. 函数模板的原理)

[4. 隐式实例化和显示实例化](#4. 隐式实例化和显示实例化)

[5. 无法推导模板类型的情况](#5. 无法推导模板类型的情况)

[a. 只设置一个模板，但两个不同的参数类型使用模板](#a. 只设置一个模板，但两个不同的参数类型使用模板)

[b. 函数体中使用了模板](#b. 函数体中使用了模板)

[6. 同名普通函数和模板函数的优先级问题](#6. 同名普通函数和模板函数的优先级问题)

二、类模板

[1. 为什么？](#1. 为什么？)

[2. 是什么？](#2. 是什么？)

[3. 怎么用](#3. 怎么用)

[4. 模板不支持分离编译](#4. 模板不支持分离编译)

[5. 模板也支持缺省参数](#5. 模板也支持缺省参数)

〇、为什么需要模板？

如何实现一个所有类型可用的交换函数呢？函数重载的出现仅仅是解决了命名问题，但我们还是要为每种类型的变量都写一个同名函数，还是有点麻烦。能不能把参数的类型设置为一个变量？然后在使用函数时同时传入参数类型和实参，这样无论有多少种类型的参数，我们都只需要写一个这样的模板函数。

"把参数类型设置为变量"。基于这样的思想，c++引入了模板：将参数类型设置为变量，从而可以创建能够处理多种数据类型的代码。这也是泛型编程的一个关键特性，使得代码更加灵活和可重用。

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。(通俗的说，泛型编程中泛型的意思就是适用于所有类型。)

一、函数模板

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. 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){}

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)函数模板就是用设置的模板替换了形参的具体类型。

eg. 甚至可以一个typename, class.

每一个使用模板的函数或类都必须在函数声明的上一行写上模板。

3. 函数模板的原理

模板的原理是编译器会自动帮我们推导参数和生成函数。

注，模板和auto不同，auto不能用于形参。

模板参数推演（将参数的类型替换为目标类型）：

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：

4. 隐式实例化和显示实例化

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：

隐式实例化：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

5. 无法推导模板类型的情况

a. 只设置一个模板，但两个不同的参数类型使用模板

在了解概念前先看以下例子：

eg. 只设置一个模板，但两个不同的参数类型使用模板，让编译器无法推导出模板的类型。

解决方法一：使用显示实例化（直接告诉编译器模板是什么类型，不用推导）

解决方法二：将其中一个数值的类型强制转换，编译器自动推导模板类型，还是隐式实例化。

解决方法三：设置两个模板

但要注意，这里的返回值的类型用模板是T1，和第一个形参的类型相同，还要注意返回值错误。

b. 函数体中使用了模板

解决方法：使用显示实例化

6. 同名普通函数和模板函数的优先级问题

情况一：如果有参数类型符合，且未使用模板的函数A 和使用模板的函数B 同时存在，优先使用函数A，在A的类型不匹配的情况下，编译器才会使用B。

情况二：使用了两个同一模板参数的函数和使用了两个不同模板参数的函数同时存在时，优先调用使用了两个同一模板参数的函数，如果传入的两个参数类型不同，才会调用使用了两个不同模板参数的函数。