1. 泛型编程

如何实现一个通用的交换函数呢？

使用函数重载虽然可以实现，但是有一下几个不好的地方：

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
   那能否告诉编译器一个模子，让编译器根据不同的类型利用该模子来生成代码呢？
   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。
   

   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
   返回值类型 函数名(参数列表){}

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

   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)

2.3 函数模板的原理

==我们转到反汇编指令来看，几次的Swap调用的地址都是不同的，说明调用的Swap函数各不相同==，其实，从函数栈帧的角度也可以看出调用的Swap的函数各不相同，因为Swap函数体当中要创建临时变量进行交换，而每一种Swap的临时变量的大小又各不相同，所以创建出来的函数栈帧也不同，即调用不同的Swap函数

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（函数重载"CV战士"）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

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。

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
2. 显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
   
   

   2.5 模板参数的匹配原则

3. 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
}

1. 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

   // 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
   }
   

   3. 类模板

   3.1 类模板的定义格式

   ==仅仅是将之前C语言中的typedef int DateType 换成 T 而已==
   ```cpp
   template
   class Stack
   {
   public:
   Stack(int capacity = 4)
   {

    cout << "Stack(int capacity = )" <<capacity<<endl;
   
    _a = (T*)malloc(sizeof(T)*capacity);
    if (_a == nullptr)
    {
        perror("malloc fail");
        exit(-1);
    }
   
    _top = 0;
    _capacity = capacity;
   

   }

   ~Stack()
   {

    cout << "~Stack()" << endl;
   
    free(_a);
    _a = nullptr;
    _top = _capacity = 0;
   

   }

   void Push(const T& x)
   {

    // ....
    // 扩容
    _a[_top++] = x;
   

   }

private:
T* _a;
int _top;
int _capacity;
};
```

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

补充知识点：

operator[] 运算符重载

模板不能声明定义分离(重点)

普通函数是支持分离编译，而模板是不支持的

解决方案：

==所以模板的实现应该在一个文件当中，不应该分离==