1. 泛型编程
我们来写一个加法函数：
int add(int x, int y) { return x + y; }
这个加法函数似乎只能完成参数为整型的加法呀！那我现在需要计算小数的加法就必须再写一个参数类型为浮点型的加法函数。
有没有方法可以实现一个通用的加法函数呢？
我们在C++入门1——从C语言到C++的过渡中介绍函数重载时，说到了这个问题，使用函数重载当然可以解决这个问题：
#include <iostream> using namespace std; int add(int x, int y) { return x + y } double add(double x, double y) { return x + y; } int main() { int i1 = 1; int i2 = 1; cout << add(i1, i2) << endl; double d1 = 1.1; double d2 = 1.1; cout << add(d1, d2) << endl; return 0; }
可是我们也应该发现一些问题：
1. 重载的函数仅仅是类型不同，代码复用率较低，只要有新类型出现时，就需要我们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。
那还有没有方法解决这个问题呢？相信看完我们的自制月饼你会有所启发：
没错，尽管这些月饼颜色不同，但却是从同一个模子里刻出来的。
我们的加法函数也是同样的道理，既然他们的功能是相似的，就是参数类型不同，那我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），那将会节省许多麻烦，这就是所谓的泛型编程。
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。
模板又分为函数模板和类模板。
2. 函数模板
2.1 函数模板的概念
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 函数模板的格式
比如上面的加法函数我们就可以这样来写：
template<class T> T add(T x, T y) { return x + y; } int main() { int i1 = 1; int i2 = 1; cout << add(i1, i2) << endl; double d1 = 1.1; double d2 = 1.1; cout << add(d1, d2) << endl; return 0; }
(注:typename是用来定义模板参数的关键字，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。
2.3.1 隐式实例化（函数模板的原理）
函数模板相当于一张图纸，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。
隐式实例化其实就是让编译器根据实参推演模板参数的实际类型。
比如在上面的加法函数中：
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。
既然隐式实例化这么好用，该做的事情编译器都帮我们做了，那怎么还存在显式实例化呢？
我们在写加法函数时，上面都是两个相同类型的参数相加，那我想实现整数和浮点数相加呢？
我们当然可以令模板多加一个参数：
#include <iostream> using namespace std; template<class T1, class T2> T1 add(T1 x, T2 y) { return x + y; } int main() { cout << add(1.1, 1) << endl; return 0; }
这样写也有问题：
①令模板多加一个参数增加了代码量；
②如果函数不是我写的，我只是拿来用，我并不清楚第一个参数的类型就是返回值类型呀，我想二者相加得到整数类型，却返回了浮点数类型。
那么这时我还是令模板只定义一个参数：
#include <iostream> using namespace std; template <class T> T add(T x, T y) { return x + y; } int main() { int i = 1; double d = 1.1; cout << add(i, d) << endl; return 0; }
这时又报错了！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i将T推演为int，通过实参d将T推演为double类型，但模板参数列表中只有一个T， 编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错(add(i,d),在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作，因为编译器并无法准确知道我们到底要怎样的结果)
此时就有了两种解决方法：①我们自己进行强制类型转化；②使用显式实例化
2.3.2 显式实例化
显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
#include <iostream> using namespace std; template <class T> T add(T x, T y) { return x + y; } int main() { int i = 1; double d = 1.1; cout << add<int>(i, d) << endl; cout << add<double>(i, d) << endl; return 0; }
2.4 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；
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。
比如以下代码：
#include <iostream> using namespace std; // 专门处理double的加法函数 double add(double x, double y) { return x + y; } //通用加法函数 template<class T> T add(T x, T y) { return x + y; } void func1() { add(1.1, 1.1);// 与非模板函数匹配，编译器不需要特化 add<double>(1.1, 1.1);// 调用编译器特化的Add版本 } void func2() { add(1.1, 1.1);// 与非函数模板类型完全匹配，不需要函数模板实例化 add(1, 1.1);// 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
类模板的定义格式与函数模板类似：
3.2 类模板的使用场景
我们在写顺序表时，会使用typedef来修改数据类型：
#include <iostream> using namespace std; typedef int DataType; class SeqList { public: SeqList(int capacity = 4) :_a(new DataType[capacity]) ,_size(0) ,_capacity(capacity) {} ~SeqList() { delete[] _a; _a = nullptr; _size = _capacity = 0; } private: int* _a; int _size; int _capacity; };
当我们存double类型时，只需将typedef int DataType；改为typedef double DataType;即可。
这样也很方便呀！还要类模板干什么呢？
那如果我需要两个顺序表，一个存int，一个存double呢？那就必须再复制一份代码了，那么这时类模板就为我们提供了更方便的解决方法：
template<class T> class SeqList { public: SeqList(int capacity = 4) :_a(new T[capacity]) , _size(0) , _capacity(capacity) {} ~SeqList() { delete[] _a; _a = nullptr; _size = _capacity = 0; } private: int* _a; int _size; 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。
#include <iostream> using namespace std; template<class T> class SeqList { public: SeqList(int capacity = 4) :_a(new T[capacity]) , _size(0) , _capacity(capacity) {} ~SeqList() { delete[] _a; _a = nullptr; _size = _capacity = 0; } private: int* _a; int _size; int _capacity; }; int main() { SeqList<int> s1; SeqList<double> s2; return 0; }
（本篇完）
