C++模板详解（函数模板、类模板）
hello,这里是bangbang，今天来讲下模板
目录
1. 泛型编程
2. 函数模板
2.1 函数模板概念
2.2 函数模板格式
2.3 函数模板的实例化
2.4 模板参数的匹配原则
3. 类模板
3.1 类模板定义格式
3.2 类模板实例化
4. 非类型模板参数
5. 模板特化
5.1 模板特化概念
5.2 函数模板特化
5.3 类模板特化
6. 模板分离编译
6.1 什么是分离编译
6.2 模板的分离编译
7. 总结
1. 泛型编程
如何实现一个通用的交换函数？
有的小伙伴或许会想到用函数重载，如下：
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;
}但是这就出现问题了，只要我类型不符合函数参数，那我就要再重载一份，这也太麻烦了！
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？
2. 函数模板
2.1 函数模板概念
2.2 函数模板格式
template
返回值 函数名(参数列表）
{} 交换函数的函数模板（2项参数类型相同）：
template
void Swap(T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
} 
2.3 函数模板的实例化
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
函数模板（假设1个模板参数），如果出现类型不匹配，会发生什么呢？
我们都知道C++内置类型进行运算，会向上算术转换，比如int+double=double，那么函数模板在这块是如何处理的呢，也可以直接将结构转换成double?我们来看：
此时有两种处理方式：1.用户自己强制转换。2.使用显示实例化。
用户自己强制转换：
Add(a1,(int)d1);
2.显示实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
Add(a1,d1);//显示实例化 2.4 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
在VS下，打断点按F11进行查看，发现只有Add()进入函数模板 
- 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
- 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
3.1 类模板定义格式
template
class 类模板名
{
// 类内成员定义
}; 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
//类模板
template
class Vector
{}
//类外定义
template
Vector::函数定义 3.2 类模板实例化
//Vector类名，Vector类型
Vector v; 4. 非类型模板参数
namespace lh
{
// 定义一个模板类型的静态数组
template
class array
{
public:
T& operator[](size_t index) { return _array[index]; }
const T& operator[](size_t index)const { return _array[index]; }
size_t size()const { return _size; }
bool empty()const { return 0 == _size; }
private:
T _array[N];
size_t _size;
};
} 在这里补充一下array,我们想想平时写代码，数组用的是C++的array，还是C的数组形式。为什么C++要整出一个array类呢？
既然大佬整了出来，那肯定是和C有一定区别的！不知道小伙伴平时有没有发现C语言的数组形式对越界检查是非常不严格的！
优势：
C语言中越界检查采取抽查方式（指针解引用），越界读不报错，越界写有限报错。
C++11,array只要越界一定能查到（函数调用）。
5. 模板特化
5.1 模板特化概念
通常情况下，使用模板可以实现一些与类型无关的代码，但对于一些特殊类型的可能会得到一些错误的结果，需要特殊处理，比如：实现了一个专门用来进行小于比较的函数模板
// 函数模板 -- 参数匹配
template
bool Less(T left, T right)
{
return left < right;
}
int main()
{
cout << Less(1, 2) << endl; // 可以比较，结果正确
Date d1(2022, 7, 7);
Date d2(2022, 7, 8);
cout << Less(d1, d2) << endl; // 可以比较，结果正确
Date* p1 = &d1;
Date* p2 = &d2;
cout << Less(p1, p2) << endl; // 可以比较，结果错误
return 0;
} 此时，就需要对模板进行特化。即： 在原模板类的基础上，针对特殊类型所进行特殊化的实现方式 。模板特 化中分为 函数模板特化 与 类模板特化 。
5.2 函数模板特化
- 必须要先有一个基础的函数模板
- 关键字template后面接一对空的尖括号<>
- 函数名后跟一对尖括号，尖括号中指定需要特化的类型
- 函数形参表: 必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，如果不同编译器可能会报一些奇怪的错误。
// 函数模板 -- 参数匹配
template
bool Less(T left, T right)
{
return left < right;
}
// 对Less函数模板进行特化
template<>
bool Less(Date* left, Date* right)
{
return *left < *right;
}
void date_test()
{
cout << Less(1, 2) << endl;
Date d1(2022, 7, 7);
Date d2(2022, 7, 8);
cout << Less(d1, d2) << endl;
Date* p1 = &d1;
Date* p2 = &d2;
cout << Less(p1, p2) << endl; // 调用特化之后的版本，而不走模板生成了
} bool Less(Date* left, Date* right)
{
return *left < *right;
}5.3 类模板特化
typename还有告诉编译器这是类型还是变量的作用！
因为静态类型变量指定类域也可以访问，所以在使用类型时，我们前面加typename进行区分。(不加编译器区分不清楚是类型还是变量)
6. 模板分离编译
6.1 什么是分离编译
6.2 模板的分离编译
链接问题：都是有声明找不到定义
7. 总结
优点：
1.模板复用了代码，节省资源，更快的迭代开发，C++的标准模板库（STL）因此而产生。（重复的工作交给编译器做）
2.增强了代码的灵活性。
缺点：
1.模板会导致代码膨胀问题，也会导致编译时间变长。
2.出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误。
