C++模板
目录
一.泛型编程
二.模板
1.函数模板
1.1函数模板格式：
1.2函数模板的原理
1.3 函数模板的实例化
隐式实例化
显式实例化 ：
模板参数的匹配原则：
2.类模板
2.1类模板格式
一.泛型编程
如何实现一个通用的交换函数呢？
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{
double temp = left;
left = right;
right = temp;
}
void Swap(char& left, char& right)
{
char temp = left;
left = right;
right = temp;
}使用函数重载虽然可以实现，但是有一下几个不好的地方：
- 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。
- 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？
如果在C++中，也能够存在这样一个模具，通过给这个模具中填充不同材料(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，我们只需在此乘凉。
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
模板共分为两种：函数模板 和 类模板。
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。
1.1函数模板格式：
template
返回值类型 函数名(参数列表){}
template
void Swap(T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
} 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)
1.2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。
template
void Swap(T& a, T& b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main()
{
double d1 = 2.0;
double d2 = 5.0;
Swap(d1, d2);
int i1 = 10;
int i2 = 20;
Swap(a, b);
char c1 = '0';
char c2 = '9';
Swap(c1, c2);
return 0;
} 
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。所以交换函数一个都没有少，只不过是让编译器帮我们写了而已。
1.3 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
void Swap(T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
Swap(a, b);
return 0;
} 注意：
template
void Add(T left, T right)
{
left+right;
}
int main()
{
int a = 10;
double d1 = 12.2;
Add(a, d1);
return 0;
} 该语句不能通过编译，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a将T推演为int，通过实参d2将T推演为double类型，但模板参数列表中只有一个T，
编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错。注意：在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作，因为一旦转化出问题，编译器就需要背黑锅。
此时有两种处理方式：
用户自己来强制转化
Add((double)a, d1);显式实例化 ：
在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
int main()
{
int a = 10;
double d1 = 12.2;
//显示实例化
Add(a, d1);
return 0;
} 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。
模板参数的匹配原则：
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
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
} 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。
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
// 通用加法函数
template
T1 Add(T1 left, T2 right)
{
return left + right;
}
int main()
{
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
return 0;
}
注意：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。
2.类模板
2.1类模板格式
template
class 类模板名
{
// 类内成员定义
}; 例如：
class Stack
{
public:
typedef int TYPE;
Stack()
:_st(new int[10]),_size(0),_cap(10)
{
}
void push(int num)
{
//...
}
void pop()
{
//...
}
int size()
{
return _size;
}
~Stack()
{
delete[] _st;
_size = _cap = 0;
}
private:
TYPE *_st;
int _size;
int _cap;
};这是我们之前封装过的栈，显然这个栈一次只能定义出一种类型的栈对象。如果我们想使用这一份代码定义出多种不同存储类型的栈，那上面的代码显然是做不到的。类模板很好的解决了，这种代码冗余的问题。
template
class Stack
{
public:
Stack()
:_st(new int[10]), _size(0), _cap(10)
{
}
void push(int num)
{
//...
}
void pop()
{
//...
}
int size()
{
return _size;
}
~Stack()
{
delete[] _st;
_size = _cap = 0;
}
private:
T * _st;
int _size;
int _cap;
};
int main()
{
//实例化存储类型为int的栈
Stack st1;
//实例化存储类型为string的栈
Stack st2;
//实例化存储类型为double的栈
Stack st3;
return 0;
} 