💭 写在前面
本章将正式开始介绍C++中的模板，为了能让大家更好地体会到用模板多是件美事！我们将会举例说明，大家可以试着把自己带入到文章中，跟着思路去阅读和思考，真的会很有意思！如果你对网络流行梗有了解，读起来将会更有意思！
Ⅰ. 泛型编程
0x00 引入 - 通用的交换函数
在C语言中，我们实现两数交换，不用花的方法（异或啥的），中规中矩的写法是通过 tmp 交换。
💬 比如我们这里想交换 变量a 和 变量b 的值，我们可以写一个 Swap 函数：
void Swap(int* px, int* py) { int tmp = *px; // 创建临时变量，存储a的值 *px = *py; // 将b的值赋给a *py = tmp; // 让b从tmp里拿到a的值 } int main(void) { int a = 0, b = 1; Swap(&a, &b); // 传址 return 0; }
变量a 和 变量b 是整型，如果现在有了是浮点型的 变量c 和 变量d，
还可以用我们这个整型的 Swap 函数交换吗？
void Swap(int* px, int* py) { int tmp = *px; *px = *py; *py = tmp; } int main(void) { int a = 0, b = 1; double c = 1.1, d = 2.2; // 浮点型 Swap(&a, &b); Swap(&c, &d); return 0; }
似乎不太行，因为我们实现的 Swap 函数接受的是整形数据，这里传的是浮点数了。
我们可以再写一个浮点数版本的 Swap 函数…… 叫 SwapDouble
void SwapDouble(double* px, double* py) { double tmp = *px; *px = *py; *py = tmp; }
不错，问题是解决了。但是我现在又出现了字符型的 变量e 和 变量f 呢？
……
那我现在又出现了各种乱七八糟的类型呢？
SwapInt、SwapDouble、SwapChar 真是乱七八糟的，
❓ 能不能实现一个通用的 Swap 函数呢？
那我们不用C语言了！我们用C++，C++里面不是有 函数重载 嘛！
用C++我们还能用引用的方法交换呢，直接传引用，取地址符号都不用打了，多好！
💬 test.cpp：
于是咔咔咔，改成了C++之后 ——
void Swap(int& rx, int& ry) { int tmp = rx; rx = ry; ry = tmp; } void Swap(double& rx, double& ry) { double tmp = rx; rx = ry; ry = tmp; } void Swap(char& rx, char& ry) { char tmp = rx; rx = ry; ry = tmp; } int main(void) { int a = 0, b = 1; double c = 1.1, d = 2.2; char e = 'e', f = 'f'; Swap(a, b); Swap(c, d); Swap(e, f); return 0; }
场面一度尴尬……
好像靠函数重载来调用不同类型的 Swap，只是表面上看起来 "通用" 了 ，
实际上问题还是没有解决，有新的类型，还是要添加对应的函数……
❌ 用函数重载解决的缺陷：
① 重载的函数仅仅是类型不同，代码的复用率很低，只要有新类型出现就需要增加对应的函数。
② 代码的可维护性比较低，一个出错可能导致所有重载均出错。
哎！要是能像做表情包那样简单就好了……
你看我做表情，有些是可以靠模板去制作的，比如这种 "狂粉举牌" 表情：
这就是模板！如果在C++中也能够存在这样一个模板该有多好？
就像这里，只要在板子上写上名字（类型），
就可以做出不同的 "举牌表情"（生成具体类型的代码）。
那将会节省很多头发！
巧妙的是！C++里面有这种神器！！！
而且大佬已经把神器打造好了，你只要学会如何使用就能爽到飞起！
下面让我们开始函数模板的学习！在这之前我们再来科普一下什么是泛型编程。
0x01 什么是泛型编程
泛型，就是针对广泛的类型的意思。
泛型编程： 编写与类型无关的调用代码，是代码复用的一种手段。 模板是泛型编程的基础。
Ⅱ. 函数模板
0x00 函数模板的概念
上面我们提到了 "神器" ，现在我们来学会如何去使用它，我们先来介绍一下概念。
📚 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。
0x01 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){}
① template 是定义模板的关键字，后面跟的是尖括号 < >
② typename 是用来定义模板参数的关键字
③ T1, T2, ..., Tn 表示的是函数名，可以理解为模板的名字，名字你可以自己取。
👈 就像这个表情包模板，我给他取名为 "狂粉举牌" 表情。
💬 解决刚才的问题：
① 我们来定义一个叫 Swap 的函数，我们这不给具体的类型：
void Swap();
② 然后在它的前面定义一个具体的类型：
template<typename T> // template + <typename 模板名> void Swap();
③ 这时候，我们就可以用这个模板名来做类型了：
template<typename T> // 模板参数列表 ———— 参数类型 void Swap(T& rx, T& ry) { // 函数参数列表 ———— 参数对象 T tmp = rx; rx = ry; ry = tmp; }
这，就是函数模板！虽然参数的名字我们可以自己取 （你写成 TMD 也没人拦你 ）
但是我们一般喜欢给它取名为 T，因为 T 代表 Type（类型），
有些地方也会叫 TP、TY、X ，或者 KV结构（key-value-store）我们还会给它取名为 KING，
💬 当然，如果你需要多个类型，也是可以定义多个类型的：
template<typename T1, typename T2, typename T3>
📌 注意事项：
① 函数模板不是一个函数，因为它不是具体要调用的某一个函数，而是一个模板。就像 "好学生"，主体是学生，"好" 是形容 "学生" 的；这里也一样，"函数模板" 是模板，所以 函数模板表达的意思是 "函数的模板" 。所以，我们一般不叫它模板函数，应当叫作函数模板。
"函数模板不是一个实在的函数，编译器不能为其生成可执行代码。定义函数模板后只是一个对函数功能框架的描述，当它具体执行时，将根据传递的实际参数决定其功能。" —— 《百度百科》
② 我们在用 template< > 定义模板的时候，尖括号里的 typename 其实还可以写成 class：
template<class T> // 使用class充当typename （具体后面会说） void Swap(T& rx, T& ry) { T tmp = rx; rx = ry; ry = tmp; }
🚩 现在我们把完整的代码跑一下看看：
template<typename T> void Swap(T& rx, T& ry) { T tmp = rx; rx = ry; ry = tmp; } int main(void) { int a = 0, b = 1; double c = 1.1, d = 2.2; char e = 'e', f = 'f'; Swap(a, b); Swap(c, d); Swap(e, f); return 0; }
（代码成功运行）
🐞 调试，打开监视看看是否都成功交换了：
搞定！我们使用模板成功解决了问题，实现了通用的 Swap 函数！
如果是自定义类型，函数里面就要是拷贝构造，你要实现好就行。
因为 T 没有规定是什么类型，所以任意类型都是可以的，内置类型和自定义类型都可以的。
真是太香了！这，就是模板！
0x02 模板函数的原理
❓ 思考：这下面三个调用调用的是同一个函数吗？
🔑 不是同一个函数。这三个函数执行的指令是不一样的，你可以这么想，
它们都需要建立栈帧，栈帧里面是要开空间的，你就要给 rx 开空间，
rx 的类型都不一样（double int char）。所以当然调用的不是同一个函数了。
我们来思考一下模板函数的原理是什么。
比如说我现在想把杜甫写的《登高》做出一万份出来，怎么做？
最后我们传递出去的也不是印诗的模具，而是印出来的纸，
不管是手抄还是印刷，传递出去的都是纸。
💬 所以我们再来看这里的代码：
template<typename T> void Swap(T& rx, T& ry) { T tmp = rx; rx = ry; ry = tmp; } int main(void) { int a = 0, b = 1; double c = 1.1, d = 2.2; char e = 'e', f = 'f'; Swap(a, b); Swap(c, d); Swap(e, f); return 0; }
和上面说的一样，我们不会把印诗的模具传递出去，而是印出来的纸，
所以这里调用的当然不是模板，而是这个模板造出来的东西。
而函数模板造出 "实际要调用的" 的过程，叫做模板实例化。
编译器在调用之前会干一件事情 —— 模板实例化。
我们下面就来探讨一下模板实例化。
