【模板初阶】

目录

1. 泛型编程

如何实现一个通用的交换函数呢？

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;
}

1. 重载的函数仅仅是类型不同，代码复用率比较低，只要有新类型出现时，就需要用户自己增加对应的函数 。2. 代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错 。

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。

 2. 函数模板

2.1 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。

 2.2 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)

就像我们实现的Swap函数，我们可以用函数模板来实现：

template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{
 T temp = left;
 left = right;
 right = temp;
}

 当我们使用的时候，该模板会自动推导变量的类型，但是像下面这种写法就会报错：

 因为a和d的类型不同，与上面定义的模板矛盾了，处理方式可以这样:

Swap(a, (int&)d);
Swap((double&)a, d);

这种是采用了强转的方式，当然还可以采用修改模板用两个不同的参数。

template<typename T1,typename T2>

2.3 函数模板的原理

 2.4 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。

 2.4.1 隐式实例化

让编译器根据实参推演模板参数的实际类型.

template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
 return left + right;
}
int main()
{
 int a1 = 10, a2 = 20;
 double d1 = 10.0, d2 = 20.0;
 Add(a1, a2);
 Add(d1, d2);
}

这里就是靠编译器自动推演的参数类型。

2.4.2 显式实例化

在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型.

int main()
{
 int a = 10;
 double b = 20.0;
 
 // 显式实例化
 Add<int>(a, b);
 return 0;
}

像这种方式就是可以的。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。

2.5 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 。

// 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
}

像上面的程序，第一个会调用第一个Add,第二个才会调用通用模板。

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。

 这个上面已经说了。

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 。

 3. 类模板

3.1 类模板的定义格式

template<class T1, class T2, …, class Tn> class 类模板名 { // 类内成员定义 };

 就拿我们之前用C语言实现的栈来说，如果我们要存储多种类型，那应该怎么办？

有人或许会说，那还不简单，不是有typedef吗？直接用typedef修改数据类型就好了吗？

但是这种方式我们多思考一下就知道行不通的，当我们想要两种数据同时存在不同的栈中那就没有办法处理了。那么如何正确的处理呢？

C语言的话难免不了要重新再创建一个栈，但是C++中我们可以用模板来处理这个问题。

template<class T>
class Stack
{
private:
	T* _a;
	int _top;
	int _capacity;
public:
	Stack(int capacity=4)
	{
		_a = nullptr;
		_sz = 0;
		_capacity = capacity;
	}
	~Stack()
	{
		//...
	}
	Stack(const Stack& st)
	{
		//...
	}
	push()
	{
		//...
	}
	pop()
	{
		//...
	}
	T top()
	{
		//...
	}
};

int main()
{
	Stack<int>st1(8);
	Stack<char>st2(16);
	return 0;
}

其中有些成员函数这里没有实现出来，相信大家可以自己实现出来，另外大家一定要注意用模板来实现类的时候定义和声明不要分离，否则就会报链接错误。

3.2 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。

 就像我们上面使用的那样：

// Vector类名，Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;

4 总结

本篇博客介绍了什么是泛型编程，再此基础上引出了模板的概念，介绍了函数模板和类模板的概念以及使用方法。如果·该文对你有帮助的话能不能一键3连支持一下博主呢？