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文章目录

前言
一、泛型编程
二、函数模板
三.类模板
- 3.1类模板的定义格式
- 3.2类模板的实例化
四.总结

前言

小伙伴们，咱今天来聊聊C++里的模板。你说写代码的时候，总不能每次遇到类似的场景就重新写一套吧，多麻烦呀。而C++的模板就是来解决这个重复劳动的问题的。它能使我们写代码时更灵活。所以接下来让我们好好唠唠。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、泛型编程

在学习本章之前，我们是怎么写一个函数来实现两个数的交换的？

void Swap(int & x,int & y)
{
     int tmp = left;
     left = right;
     right = tmp;
}

void Swap(double & x,double & y)
{
     double tmp = left;
     left = right;
     right = tmp;
}

void Swap(char & x,char & y)
{
     char tmp = left;
     left = right;
     right = tmp;
}

这样写确实能涵盖我们常见的类型，但是如果有更多的类型呢？你还要像这样写一个一个类似的函数吗？
其有几个不好的地方
1.函数重载仅仅是类型不同，代码复用率低，只要有新类型的出现，就需要用户自己增加对应的函数。
2.代码的可维护性低，一个出错可能所有的重载函数就会出错。

那能否告诉编译器一个模子，让编译器根据通过的类型利用模子来生成代码呢？

在这里插入图片描述
如果在C++中，也存在这样的一个模具，通过给这个模具中填充不同的材料（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，我们只需乘凉。
在这里插入图片描述

二、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，根据实参类型长生函数的特定类型版本。

2.2函数模板格式

在这里插入图片描述

返回值类型函数名（参数列表）{}
代码示例如下：

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

注意：typename是用来定义模板类型参数关键字，也可以用class（切记：不能用struct代替class）

2.3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，编译器通过堆实参类型的推演，将T确定为double类型，然后产生一份专门处理double类型的代码，,对于其他类型也是如此。

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：隐式实例化和显示实例化。
1.隐式实例化：让编译器自己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 = 2, a2 = 3;
    double d1 = 3.14,d2 = 5.20;
    Add(a1,a2);
    Add(d1,d2);
    //以上两个语句均可以通过编译，让我们来看下一个语句
    Add(a1,d2);
    //上面这个语句，传了两个不同了类型，但是T只有一个，T不知道是转换为int还是double，编译器一般也不会进行类型转换操作，因为一旦转化出问日，编译器就得背黑锅。
    //正确处理如下
    Add(a1,(int)d2);//将d2强转为int型，这样T就转换为int型。
}

2.显示实例化：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;
    //显示实例化
    Add<int>(a,b);
    return 0;
}
//这下就变成传10与20了。

如果不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，如果无法转换将会报错。

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
具体请看以下代码：

//专门处理int类型的加法函数
int Add(int left,int right)
{
   return left + right;
}
//适用于加法的模板函数
template<typename T>
T Add(T  a,T  b)
{
   return left + right;
}
void test()
{
   Add(1,2);//与非函数模板相匹配，比那一起不需要特化
   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，在调用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类型的加法函数
int Add(int left,int right)
{
    return left + right;
}
//通用加法函数
template<class T1,class T2>//这里定义了两个模板类型，可以接受两个不同类型的类进行相加。
{
    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);//传的两个数为不同类型，与模板函数更加匹配，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

三.类模板

3.1类模板的定义格式

template<typename T>
class Stack
{
public:
    Stack(size_t capacity = 4)
    {
        _array = new T[capacity];
        _capacity = capacity;
        _size = 0;
    }
    void push(const T& data);
private:
     T * array;
     size_ t _capacity;
     size_ t _size;
}
//类模板不建议声明与定义分离，会发生链接错误，在外面定义成员函数，都得再写一次模板
template<typename T>
void Stack<T>::push(const T&data)
{
    //扩容
    _array[_size] = data;
    ++_size;
}
int main()
{
    Stack<int> st1;//存储int类型的栈
    Stack<double> st2;//存储double类型的栈
    //这是两份栈！！类模板必须显示实例化，不然不知道你要存储的是什么类型的数据
    return 0;
}

3.2类模板的实例化

类模板实例化与函数模板实例化，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<>中间，类模板名字不是真正得嘞，而实例化的结果才是真正的类。

//Stack是类名，Stack<int>才是类型
Stack<int> st1;

四.总结

本文对模板进行了一个初步的探索，其能大大方便我们写代码的效率，希望大家能够多多使用后模板进行同一类型的套用。

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