【C++】初认识模版

模板（Template）入门认识

C++ 模板是代码复用和泛型编程的核心工具，简单说：模板就是创建通用代码的 "模具"，可以让一套代码支持多种数据类型，不用重复写逻辑。

一、模板的核心作用

通用化：一套逻辑适配任意数据类型（int、double、自定义类等）
代码复用：避免重复写几乎一样的代码
类型安全：编译时检查类型，不会像 C 语言 void * 那样丢失类型检查
STL 基础：vector、list、map 等标准容器全是用模板实现的

二、模板的两种类型

C++ 模板分两大类：

函数模板（通用函数）

复制代码

template <typename 类型参数1, typename 类型参数2, ...>
返回值类型 函数名(参数列表) {
    // 通用逻辑
}

类模板（通用类）

三、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，对于字符类型也是此。

四、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

复制代码

	int a1 = 10, a2 = 20;
	double d1 = 10.1, d2 = 20.1;

	// 隐式实例化（实参类型推演模板参数）
	cout << Add(a1, a2) << endl;    30
	cout << Add(d1, d2) << endl;    30.2
	cout << Add(a1, (int)d2) << endl;    20
	cout << Add((double)a1, d2) << endl;    30.1

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 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

2. 显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

复制代码

 显示实例化（显示指定模板参数）
cout << Add<int>(a1, d2) << endl;
cout << Add<double>(a1, d2) << endl;
cout << Add<int>(d1, d2) << endl;

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。

五、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

复制代码

// 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

复制代码

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

六、类模版演示

复制代码

#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;
}

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。

复制代码

// 显示实例化
Wxx::stack<int> st1;		// int
Wxx::stack<double> st2;     // double