C++模板初阶

一.泛型编程

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？

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：函数模板和类模板

二.函数模板

1. 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. 函数模板的格式

//typename是定义模板参数的关键字，也可以使用class
template
返回类型 函数名(参数列表)
{}

示例：

//template
template
void Swap(T& a, T& b)
{
	T temp = b;
	b = a;
	a = temp;
}

3. 函数模板原理

类模板与之类似

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int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int类型，然后产生一份专门处理int类型的代码。

4. 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

template
T Add(T a, T b)
{
	return a + b;
}

int main()
{
	int i1 = 9;
	int i2 = 11;
    //让编译器根据实参推演模板参数的实际类型
	Add(i1, i2);

    return 0;
 }

• 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()
{
	double d1 = 2.0;
    int i1 = 22;
    //指定模板参数的实际类型** 
	Add(d1, i1);

    return 0;
 }

对于该例，在编译阶段，由于传入的两个参数d1、i1类型不相同，编译器无法确定T到底为什么类型，因此不能通过隐式实例化。

（通过显示实例化后，传参时会进行隐式类型转换。）

5.匹配原则

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（精准）匹配的函数， 那么将选择模板

三.类模板

1. 类模板格式

template
//template
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};

示例:

template
class A
{
public:
    void show();
private:
	T1 _a1;
	T2 _a2;
};

模板不支持分离编译。因此不能将声明放在.h文件，定义放在.cpp
模板在同一个文件中，是可以的。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

//定义
template
void A::Show()
{
	cout << _a1 << ""
		<< _a2 << endl;
}

2. 类模板实例化

类模板实例化：需要在类模板名后+<实例化的类型>

A a1;

A只是类模板，A才是真正的类。

五.其他

1. 模板不支持分离定义

即不能将模板的声明放在.h文件中，而定义放在.cpp文件中。

只支持放在一个文件中，这样在编译时，可以在使用其的文件中就找到该模板，编译器才能直接推演类型……

template
class A
{
public:
    void show();
private:
	T1 _a1;
	T2 _a2;
};

注意：在同一个文件中，类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表

//定义
template
void A::Show()
{
	cout << _a1 << ""
		<< _a2 << endl;
}

2. 模板支持缺省值

a.因为有隐式实例化的存在，所以可以进行传参推演的，而不使用缺省值。

b.由于类模板必须通过显示实例化的方式，来实例化出适合的类，因此当<>没有传递对应的模板类型时，会使用缺省值