【C++笔记】模板初阶流食般投喂

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模板初阶

++1、泛型编程++

++2、函数模板++

2.1、函数模板概念

2.2、函数模板格式

2.3、函数模板原理

2.4、函数模板的实例化

2.5、模板参数的匹配原则

++3、类模板++

3.1、类模板的定义格式

3.2、类模板的实例化

1、泛型编程

泛型编程：编写与类型无关的通用代码，这是复用代码的一种手段。模板是泛型编程的基础。

模板分类：

2、函数模板

2.1、函数模板概念

函数模板是一个函数的大家族，这个大家族是无关类型的，但是不同的类型构建了不同的家庭派系。函数模板在使用时，根据实参的类型生成函数特定的版本。

2.2、函数模板格式

cpp 复制代码

template<typename T1, typename T2, typename T3 ... typename Tn>
返回值类型 函数名 (参数列表)
{
    // ...
}

typename 是用来定义模板参数的关键字，可以看成类型的代名词，它可以演化出各个类型；此外，还可以用 class 来充当代名词，但是，不可以用 struct ；typename 和 class 可以混用，但是，建议统一格式。

2.3、函数模板的原理

函数模板就相当于是一张房子的图纸，编译器是拿着图纸搞基建的包工头，实参传递来的类型就像是甲方的施工要求，包公头根据这个要求来建造甲方需要的房子，从图纸到房子建造完成都是编译器全权操作，用户不需要关心。

2.4、函数模板的实例化

用不同类型的参数使用函数模板，称为函数模板的实例化。通俗：甲方提出不同的要求（类型），让包工头（编译器）建造符合要求的房子（函数的特定版本）。

函数模板的实例化分为：隐式实例化和显示实例化。

隐式实例化：让编译器通过实参的类型推导出函数模板的实际参数类型。

显示实例化：在函数名后面的 <> 中，填你想指定的参数类型。

cpp 复制代码

//函数模板
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
    return left + right;
}

//隐式实例化
int main()
{
    int a1 = 10, a2 = 10;
    double b1 = 1.1, b2 = 2.2;
    
    Add(a1 + a2);
    Add(b1 + b2);

    //这个代码是编译不过去的，因为在函数模板的模板参数里面只有一个位置，
    //编译器不知道是根据哪个实参类型进行推导
    //如果模板是：template<class T1, class T2> 那就可以，编译器就不用在为以哪个实参类型为主导，
    //去推导函数模板的模板的参数类型了
    
    //编译器这里不支持 double -> int 的隐式类型转换
    //如果支持，出错，编译器就需要背黑锅了，但是编译器不想背黑锅，所以就并不支持隐式类型转换

    Add(a1, b1);

    //有两种可操作方法:强转 / 显示实例化
    Add(a1, (int)b1);

    return 0;
}

//显示实例化
int main()
{
    int a1 = 10, a2 = 10;
    double b1 = 1.1, b2 = 2.2;

    Add<int>(a1, b1); // 显示实例化

    return 0;
}

2.5、模板参数的匹配原则

一个非模板、与函数模板同名的函数，是可以和函数模板同时存在的，当这个函数与模板的其他条件都一样时，编译器会调用已有的函数，而不是模板实例化出来的特版函数，能去厨艺好的大伯家蹭饭，为什么还需要自己花时间做饭吃呢？当然，如果大伯厨艺不太行，那还是自己做的饭更香，意思就是：如果已有函数不如模板实例化出来的特版函数匹配，那还是会优先调用模板实例化出来的特版函数。函数模板的参数类型就像是一个萝卜一个坑，所以不允许自动类型转换，还有就是编译器不想背黑锅；普通函数当然是可以自动类型转换的。

3、类模板

3.1、类模板的定义格式

cpp 复制代码

template<class T1, class T2, ... , class Tn>
class 模板类的名字
{
    //...
};

模板不建议将声明与定义分离在 .h / .cpp 两个文件中。

cpp 复制代码

// 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
template<class T>
void Stack<int>::Push(const T& data)
{
    _array[_size] = data;
    _size++;
}

int main()
{
    Stack<int> st1;
    Stack<double> st2;

    return 0;
}

3.2、类模板的实例化

类模板的实例化与函数模板的实例化不同。

"类名<类型>"才是类型；纯类名也真就是个类名而已。实例化出的结果才是真正的类。
cpp 复制代码
Stack<int> a1;
Stack<double> b1;