C++模板初阶
C++模板初阶
1、泛型编程
泛型编程的引入：
如何实现一个通用的交换函数呢？
以我们现有的知识储备通常是只能用如下的方式实现：
像这样子通过使用函数重载的方法虽然可以实现，但是也是存在着一些不足，比如：
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，一个出错可能就导致所有的重载均出错。
那么有什么方法能来解决这样的问题呢？
想想我们在大学期间写老师布置的作业的时候，是不是大部分时间都是在copy呢？
当然不是了，我相信以家人们的实力肯定是自己的作业自己都能完美地独立完成，取得优秀的成绩。
不过像我这样子的学渣，肯定是全部作业只能靠copy，才能勉强凑合混过老师的法眼。
而编译器作为一个学霸级别的人物，若是也有一个标准模板作业供它抄袭，估计是不是要科科作业满分了呢？答案是肯定的，这点毋庸置疑，你要相信编译器的copy水平！
现在回归正题，如何解决上述频繁函数重载所带来的问题呢？相信通过刚刚例子的引导大家应该也有所启发了吧，没错，也就是说让编译器根据不同的类型利用模板作业的方式来生成类似的代码，这就是C++大佬们所想出来解决的办法——即模板，这种方法是泛型编程的基础。
模板通常可划分为函数模板和类模板：
何为泛型编程？即编写与类型无关的通用代码，这是代码复用的一种手段。
模板在我们日常生活中随处可见，不止用在我抄作业这方面，像什么考英语4、6级啥的，家人们是不是也都需要背一背作文模板呢？ 这一点我相信大佬级别的人物肯定背的更多，卷的更猛。
而像我这种英语4级从大一考到大四了，总是摆烂，只会三天打鱼两天晒网，实在是没有毅力背下来这些英语范文，所以每次考出来的成绩也都非常真实贴切、波及感人，和我更加显得相得益彰，简直是天生一对、郎才女貌！
2、函数模板
（1）函数模板的概念：
函数模板代表了一个函数的家族，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：
template
返回值类型 函数名(参数列表){}
那么我们使用模板的方式实现通用的一个交换函数如下所示：
（3）函数模板的原理：
众所周知，第一次工业革命是瓦特改良蒸汽机，蒸汽机开始作为动力机被广泛的使用，进入了以机器代替手工劳动的时代，解放了生产力。
在这之中，以机器生产的方式淘汰掉了许多手工生产的方式。其本质是什么？用机器代替人干活，把重复的工作交给了机器去完成。
A famous saying goes that laziness promotes the advances of technology.
也就是所谓的懒人创造世界。
懒人可划分为两类：一类是懒人创造出的科技，而另一类是科技创造出的懒人。
“物以类聚人以群分。” 毫无疑问的是我肯定是科技创造出的懒人。
而家人们的水平肯定是懒人创造出的科技这类人。
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。例如：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int、char这样的其他类型亦是如此。
（4）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。
显示/隐式实例化代码演示讲解：
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，如果无法转换成功编译器将会报错。
（5）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。
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。
③ 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
（1）类模板的定义格式：
代码演示讲解：
（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跟<>，然后将实例化的类型放在<>中即可，类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类。
备注：
C++模板初阶讲解就此完结，楼主不才，不喜勿喷，若有错误或需要改进的地方，非常感谢你的指出，我会积极学习采纳。谢谢家人们一直以来的支持和鼓励，我会继续努力再接再励创作出更多优质的文章来回报家人们的。编程爱好的xdm，若有编程学习方面的问题可以私信我一同探讨（我尽力帮），毕竟“众人拾柴火焰高”，大家一起交流学习，共同进步！
2023年3月18日