泛型编程
指的是编写与类型无关 的通用代码,是代码复用的一种手段,而模板是泛型编程的基础 。
模板分为函数模板 和类模板 。

函数模板
介绍
函数模板代表了一个函数家族,与类型无关,在使用时会被参数化,根据实参类型生成函数的特定类型版本。
原理示意图

函数模板的格式
template<typename T1,typename T2...Typename Tn>。template 是模板的意思,这里的typename写成class 也行。
< >里面的一长串是模板参数列表 ,代表不同的类型 ,我们可以类比一下函数的参数列表,函数参数列表:类型 变量名 。 模板参数列表:typename 类型名或者class 类型名。
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。其中有隐式实例化和显示实例化之分。
隐式实例化
指的就是:编译器根据实参类型推导出模板参数类型。
所以当实参类型多于模板参数类型会报错,比如如下场景。我们实现了一个Add函数,分别传了int 和 double实参。
cpp
template <class T1>
T1 Add(const T1& x, const T1& y)
{
return x + y;
}
int main()
{
int c = 18;
double d = 10.89;
std::cout << Add(c, d) << std::endl;
return 0;
}
在VS上编译会报错

那么我们想实现浮点数相加该怎么办呢?可以使用隐式类型转换,如下图

显示实例化
在函数名后面加上< >指定要实例化的参数类型。如果不匹配就会尝试隐式类型转换,如果无法转换就会报错。
就像上面的Add()函数,我们就可以这样实力化

一般地,在由实参无法推导出模板参数地类型 时,我们就需要显示实例化。
同名的非模板函数和模板是可以同时存在的,并且当其他条件相同时会优先调用非模板函数,因为这样就不用自己生成了,省了功夫。
类模板
类模板的定义格式

一个示例(以栈为例)
cpp
template < class T1>
class Stack
{
public:
Stack(int n=4)
:_array(new T1[n])
,_size(0)
,_capacity(n)
{ }
Stack(const Stack& s)
:_size(s._size )
,_capacity(s._capacity )
{
_array = new T1[s.capacity];
memcpy(_array, s._array, s._size*sizeof(T1));
}
~Stack()
{
delete[]_array;
_size = _capacity = 0;
}
void Push(const T1& t)
{
if (_size == _capacity)
{
T1* tmp = new T1[2 * _capacity];
memcpy(tmp, _array, _size * sizeof(T1));
delete[]_array;
_array = tmp;
_capacity *= 2;
}
_array[_size++] = t;
}
void Print()
{
for (int i = 0; i < _size; i++)
{
std::cout << _array[i] << " ";
}
}
private:
T1* _array;
int _size;
int _capacity;
};
实例化
都是显示实例化,因为无法向函数模板那样根据实参去推演。
如图

和typedef的区别
有些初学者可能会这样认为,函数模板也没什么了不起的嘛,我在C语言中用typedef不一样能根据需求改变类型吗?那我问你,typedef能允许int 和double的栈同时出现吗?显然不能,用typedef只能同时存在一个栈,他终究不是模板,不可以无限复制。
注意
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
类模板成员函数在外定义
这时要重新提供函数模板参数,
如下代码`
cpp
template <class T1>
void Stack<T1>::Push (const T1&t)
{
if (_size == _capacity)
{
T1* tmp = new T1[2 * _capacity];
memcpy(tmp, _array, _size * sizeof(T1));
delete[]_array;
_array = tmp;
_capacity *= 2;
}
_array[_size++] = t;
};
这里的函数模板参数只是一个代号,真正决定它是什么的是类模板实例化成什么。