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🌞专栏导读
🌟作者简介：日出等日落，在读本科生一枚，致力于 C/C++、Linux 学习。
🌟本文收录于 C++系列，本专栏主要内容为 C++ 初阶、C++ 进阶、STL 详解等，持续更新！
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🌛泛型编程
在C语言中，我们学习过简单的交换函数（swap），但是，如果我们交换的类型不同的话，我们岂不是需要写很多个交换函数（swap），在本章我们将实现一个通用的交换函数。
首先请小伙伴们看下列代码
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; }
虽然使用函数重载可以实现多种交换函数类型，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？
这就是我们今天的主题——模板——模板是泛型编程的基础。模板不仅适用于函数，也适用于类。
🌛函数模板
⭐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。
⭐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) { //...函数体 } //例如 template<typename T> void Swap(T& a,T& b) { auto tmp = a; a = b; b = tmp; }
例如
template <class T> void Swap(T& left, T& right) { int temp = left; left = right; right = temp; } int main() { int left = 525; int right = 2023; cout << left << ',' << right << endl; Swap(left, right); cout << left << ',' << right << endl; return 0; }
⭐注意
注意：typename是用来定义模板参数关键字(typename后面的内容不一定是T，可自由指定)，也可以使用class(切记：不能使用struct代替class)
🌛函数模板的原理
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。
🌛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。
⭐隐式实例化
让编译器根据实参推演模板参数的实际类型
🔥示例1
template <class S> S Add(const S& a, const S& b) { return a + b; } int main() { int left = 525; double right = 2023; cout << left << ',' << right << endl; cout << Add(left, right) << endl; return 0; }
该语句不能通过编译，因为在编译期间，当编译器看到该实例化时，需要推演其实参类型， 通过实参a将S推演为int，通过实参b将S推演为double类型，但模板参数列表中只有一个S， 编译器无法确定此处到底该将S确定为int 或者 double类型而报错
注意：在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作，因为一旦转化出问题，编译器就需要背黑锅 Add(a, b);
此时有两种处理方式：1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化
🔥改正方法1
显式实例化：就是在告诉编译器：不用你推演了，我已经指定这个类型了。
template <class S> S Add(const S& a, const S& b) { return a + b; } int main() { int left = 525; double right = 2023; cout << left << ',' << right << endl; cout << Add<int>(left, right) << endl; return 0; }
🔥改正方法2
使用多个模板参数
template <class S,class Y> Y Add(const S& a, const Y& b) { return a + b; } int main() { int left = 525; double right = 2023; cout << left << ',' << right << endl; cout << Add(left, right) << endl; return 0; }
🌛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 }
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。
// 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. 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
🌛类模板
⭐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 };
示例：
// 动态顺序表 // 注意：Vector不是具体的类，是编译器根据被实例化的类型生成具体类的模具 template<class T> class Vector { public : Vector(size_t capacity = 10) : _pData(new T[capacity]) , _size(0) , _capacity(capacity) {} // 使用析构函数演示：在类中声明，在类外定义。 ~Vector(); void PushBack(const T& data)； void PopBack()； // ... size_t Size() {return _size;} T& operator[](size_t pos) { assert(pos < _size); return _pData[pos]; } private: T* _pData; size_t _size; size_t _capacity; }; // 注意：类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表 template <class T> Vector<T>::~Vector() { if(_pData) delete[] _pData; _size = _capacity = 0; }
🌛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。
// Vector类名，Vector<int>才是类型 Vector<int> s1; Vector<double> s2
