C++模板初阶(泛型编程，函数模板，类模板)

1.泛型编程

怎么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. 重载的函数仅仅只是类型不同，代码的复用率比较低，只要有新类型出现时，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？

所以就引出了泛型编程的概念

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

模板分为：

1.函数模板

2.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：

template

返回值类型 函数名(参数列表){}

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

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。

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：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型

#include 
using namespace std;

template
T Add(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}
int main()
{
	int a1 = 10;
	int a2 = 20;
	double b1 = 10.0;
	double b2 = 20.0;
	Add(a1, a2);
	Add(b1, b2);

	//Add(a1, b1);//这句不能通过编译，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a1将T推演
				//为int，通过实参d1将T推演为double，但模板参数列表
				//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
	//注意：在模板中，编译器一般不会进行类别转换操作，因为一旦转换出了问题，编译器就要背锅

	//此时有两种方式：1.用户自己来强制转化 2.使用显式实例化
	Add(a1, (int)b1);

	return 0;
}

2.显式实例化：在函数后的<>中指定模板参数的实际类型

int main()
{
	int a = 10;
	double b = 20.0;

	//显式实例化
	Add(a, b);
	return 0;
}

如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，若果无法转换成功编译器将会报错

2.5 模板参数的匹配原则

1.一个非模板参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
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(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
T Add(T1 left, T2 right)
{
	return left + right;
}

void Test()
{
	Add(1, 2);//与非模板函数匹配,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.显式指定一个空的模板实参列表，该语法告诉编译器只有模板才能来匹配这个调用，而且所有的模板参数都应该根据实参演绎出来

//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
T Add(T left, T right)
{
	return left + right;
}

void Test()
{
	Add(1, 2);//与非模板函数匹配,不需要函数模板实例化
	Add<>(1,2);//调用模板生成的Add函数
}

4.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

3.类模板

3.1类模板的定义格式

template
class 类模板名
{
	//类内成员定义
};

//动态顺序表
template
class Vector
{
public:
	Vector(size_t capacity = 10)
	:_pData(new T[capacity])
	, _size(0);
	, _capacity(capacity)
	{}

	//在类中声明，在类外定义
	~Vector();

	void PushBack(const T& data)
	{
		//_checkCapacity();
		_pData[_size++] = data;
	}
	void PopBack()
	{
		--_size;
	}
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，需要加模板版参数列表
template
Vector::~Vector()
{
	if (_pData)
	{
		delete[] _pData;
	}
}

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面跟<>,然后将实例化的类型放在<>中即可，类模板的名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类。

//Vector类名，Vector才是类型
Vector s1;
s1.PushBack(1);
s1.PushBack(2);

Vector s2;
s2.PushBack(1.0);
s2.PushBack(2.0);