【C++】模板（1）

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前言

C++中的模板(template)是一种强大的语言特性，它可以让程序员编写可以适用于不同数据类型的通用代码。通过使用模板，我们可以避免重复编写几乎相同的代码，并增强代码的可重用性和灵活性。本文将介绍C++模板的基本语法、用途和示例。

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一、泛型编程

c++有很多库函数，就比如最简单的swap()，交换两者的值。
如int类型的swap

void swap(int& a, int& b) {
	int tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}

但是swap不一定是交换int类型，它可能是double、指针、自定义类型……总不能针对每一种类型，都写一个swap函数。
那能不能只写一个swap函数，然后所用情况都能使用？模板可以很好的解决这个问题。

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。

二、模板

2.1 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。

如下：

函数模板的注意事项：

2.2 函数模板实例化：

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
   

2. 显示实例化：用于指定类型实例化。
   显示实例化，如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，如果无法转换成功编译器将会报错。

注意上面的代码，func()的参数必须加const,因为func(a, c)，c发生强制类型转换，产生一个int类型的临时变量，临时变量具有常性，故引用需要加const,详情可以看我的这篇博客【C++】5. 引用

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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

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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

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<class T>
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<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<class T1, class T2>
T1 Add(T1 left, T2 right)
{
 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); 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
}

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三、类模板

template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
 	类内成员定义
};

举例如下：

此时创建对象就必须要使用显示实例化stack stk1;

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注意点：当成员函数的声明和定义分离时，如下：

原因：成员函数声明和定义分离时，需要指定类域即返回值类型 类型::函数名(参数) { 函数体 }， 而普通类的类名即是类型，模板类的类型不是类名，是类名<模板参数>