从零开始c++精讲：第四篇——模板初阶

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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;
}

二、函数模板

2.1函数模板概念

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。

2.2函数模板格式

template
返回值类型 函数名(参数列表){}

template<typename T>
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)

2.3函数模板原理

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，对于字符类型也是这样。

2.4函数模板实例化

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。

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

template<class X,class Y>
void func(const X& x, const Y& y)
{
	cout << x << endl;
	cout << y << endl;
}

int main()
{
	func(1, 2);//int,int
	func(3, 2.2);//int,float
	return 0;
}

2. 显式实例化：
在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

template<class X,class Y>
void func(const X& x, const Y& y)
{
	cout << x << endl;
	cout << y << endl;
}

int main()
{
	func<int>(1, 3.14);
	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。比如：

这里编译器不知道你到底要int还是double型，所以加的时候没办法加。
解决办法如下：

template<class T>
T add(T left, T right)
{
	return left + right;
}
int main()
{
	cout << add(1, (int)2.2) << endl;//标明其中某个变量变成什么类型
	cout << add<int>(1, 2.2) << endl;//显示实例化，所有参数都变成int型
	cout << add<double>(1, 2.2) << endl;//显示实例化，所有参数都变成double型
}

2.5函数模板匹配原则

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

//通用加法函数
template<class T>
T add(T left, T right)
{
	cout << "模版函数" << endl;
	return left + right;
}
//专门处理int型的加法函数
int add(int left, int right)
{
	cout << "非模板函数" << endl;
	return left + right;
}
int main()
{
	cout << add(1, 2) << endl;//调用非模板函数
	cout << add<int>(1, 2) << endl;//调用模板函数
	return 0;
}

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

三、类模板

3.1类模板的定义格式

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

比如现在定义一个顺序表的模板

template<class T>
class Vector
{
public:
	Vector(size_t capacity = 10)
		: _pData(new T[capacity])
		, _size(0)
		, _capacity(capacity)
	{}
	// 使用析构函数演示：在类中声明，在类外定义。
	~Vector();
	void PushBack(const T& data)；
		void PopBack()；
		// ...
		size_t Size() { return _size; }
	T& operator[](size_t pos)
	{
		assert(pos < _size);
		return _pData[pos];
	}
private:
	T* _pData;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};
// 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
template <class T>
Vector<T>::~Vector()
{
	if (_pData)
		delete[] _pData;
	_size = _capacity = 0;
}

3.2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。

在初始化的时候，只需要改尖括号里的类型，就可以生成一个存储不同类型的顺序表

Vector<int> v1;//存放int型的顺序表
Vector<double> v2;//存放double型的顺序表