C++模板入门

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前言

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。
我们经常使用不同的参数类型来重载相同功能的函数，比如交换函数，虽然函数重载可以实现任意类型的交换，但是会产生以下问题：
1.重载的函数仅仅是类型不同，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。

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因为以上的问题，所以模板诞生了

一、模板

1.函数模板

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。

格式：
template
返回值类型 函数名（参数列表）
typename是用来定义模板参数的关键字，可以使用class代替。
因此我们之前所写的交换函数可以写成下面这种↓

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

标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编译器。

2.函数模板实例化

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

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

template<typename T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
     
	cout << "Type = " << typeid(T).name()<<endl;
	return left + right;
}
int main()
{
     
	int a,a1 = 10, a2 = 20;
	double b,b1 = 10.0, b2 = 20.0;
	a = Add(a1, a2);
	b = Add(b1, b2);
	cout << "a = " << a <<"   "<< showpoint<< "b = " << b<<endl;
	a = Add(a1, (int)b1);
	b = Add((double)a1, b1);
	cout << "a = " << a << "   " << showpoint << "b = " << b << endl;
	return 0;
}

在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作，因为一旦转换出了问题，就是编译器的错，这个时候有两种处理方式:
1.用户自己进行强转↑；
2.显式实例化。

2.显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，如果转行不成功则报错。

3.函数参数的匹配原则

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，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模板里面产生一个实例，如果改模板可以产生一个更好匹配的函数，则选择模板实例。

template<typename T1,typename T2>
T1 Add(const T1& left, const T2& right)
{
     
	cout <<"调用模板实例"<<endl;
	return left + right;
}
int Add(int left, int right)
{
     
	cout << "调用非模板函数" << endl;
	return left + right;
}
int main()
{
     
	Add(1, 2);
	Add(1, 2.0);
	return 0;
}

模板函数不允许自动类型转换，但是普通函数可以进行自动类型转换。

4.类模板

格式：
template
class 类模板名
{
//类成员
}

template<calss T>
class Vector
//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
{
     
public:
	Vector(size_t c = 10)
		:m_data(new T[c]), size(0), capacity(c)
	{
     }
	~Vector();//类外定义
private:
	T* m_data;
	size_t size;
	size_t capacity;
};
template<class T>//类模板函数放在类外定义时，需要加模板参数列表
Vector<T>::~Vector()
{
     
	if (m_data)
	{
     
		delete[]m_data;
		m_data = nullptr;
	}
	size = capacity = 0;
}

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称后跟<>，然后将实例化的类型放在<>中。
以上面的代码为例Vector是类名，Vector< int >是类型，Vector< int > s1是实例化出的类。

总结

以上是我对C++模板的初步认识。