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一、泛型编程（引入）
如何实现一个通用的交换函数呢？
#include <iostream> using namespace std; // 实现通用的交换函数 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() { return 0; }
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材料(类型)，来获得不同 材料的铸件(即生成具体类型的代码），那将会节省许多头发。巧的是前人早已将树栽好，我们只 需在此乘凉。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。模板分为函数模板和类模板，接下来我们逐一进行介绍 二、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){}
写成代码就是这样的：
#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; double c = 1.1; double d = 2.2; Swap(a, b); // 编译器会根据传入实参类型自动推导出对应类型的函数以供使用 Swap(c, d); 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)3.函数模板原理
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，对于字符类型也是如此。4.函数模板实例化
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。（可以理解为函数模板里填充类型就得到了具体函数）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显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
这里是一个例子，里面包含隐式和显示实例化：
#include <iostream> using namespace std; template<typename T> T Add(const T& num1, const T& num2) { return num1 + num2; } int main() { int a = 1; int b = 2; double c = 1.1; double d = 2.2; Add(a, b); // 编译器会根据传入实参类型自动推导出对应类型的函数以供使用 Add(c, d); // 我们不写编译器自动推导生成实例化的函数,这就叫隐式实例化 //Add(a, c); // 这个就编译通不过，因为一个整型和一个double类型的变量， // 但是模板参数类型只有一个T，编译器无法确定T的类型所以报错 // 解决方案有两种: // 1.用户自己强制转换一个变量 Add(a, (int)c); // 2.使用显示实例化 在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型 Add<int>(a, c); // 这里顺便说一个容易出错的点，使用这两种方案的前提必须是函数模板的对应参数类型为const XXX // 因为强转会生成临时变量，这个临时变量具有常性，而传参的话必须是用const XXX类型来接收 // 之前举例用的Swap函数，在这里这样用就会报错，可以加一个模板参数就可以实现两个变量数据的交换，当然这有可能丢失数据 return 0; }5.模板参数匹配原则
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。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
// 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,直接调用专门处理int的加法函数 Add<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本 } int main() { Test(); return 0; }// 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 T1, class T2> T1 Add(T1 left, T2 right) { return left + right; } 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 } int main() { Test(); return 0; }大家可以自行调试观察一下细节
三、类模板
1.类模板的定义格式
template<typename T1, typename T2, ..., typename Tn> class 类模板名 { // 类内成员定义 };
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。
下面是一个关于Stack类模板的简易实现：
template<typename T> class Stack { public: Stack(int n = 4) :_array(new T[n]) ,_size(0) ,_capacity(n) {} ~Stack() { delete[] _array; _array = nullptr; _size = _capacity = 0; } void Push(const T& x); private: T* _array; size_t _size; size_t _capacity; }; // 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，具体原因以后再说 // 在类模板外面实现类模板的成员函数前提也必须有函数模板的声明 template<typename T> void Stack<T>::Push(const T& x) // 这里一定要是写Stack<T> { if (_size == _capacity) { // 扩容 // C++没有专门类似realloc的函数，原因有点复杂，我们只能自己实现 T* tmp = new T[2 * _capacity]; memcpy(tmp, _array, sizeof(T)*_size); delete[] _array; _array = tmp; _capacity = 2 * _capacity; } _array[_size++] = x; } int main() { // 类模板的实例化 Stack<int> st1; Stack<double> st2; Stack<char> st3; // 这里就体现出比typedef的优势了,typedef终究只能指定一种Stack实现 return 0; }模板初阶，over~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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