模版（初级）-编程知识

一.泛型编程

当我们要写一个交换函数时，面对不同的类型，我们可能就需要向如下这么写：

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;
}

但是使用这样的函数重载虽然可以实现，但是有以下几个不好的地方：

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？
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。

在此基础上我们提出了泛型编程：

定义：

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

模版我们也分为以下两类：

下面我们就分别简单介绍两类模版：

二.函数模版

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

模板格式：

template<typename T1,typename T2……typename Tn>
返回类型 + 函数名 (参数列表)
{//函数体
}

例如：

template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{T temp = left;left = right;right = temp;
}

注意点：

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)

这样我们会到swap上：

template<typename T>
void Swap(T& s1, T& s2)//注意：Swap要大写，swap会与库中冲突
{T temp = s1;s1 = s2;s2 = temp;
}
int main()
{int a = 10, b = 20;Swap(a, b);cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << b << endl;double d1 = 3.14, d2 = 4.31;Swap(d1, d2);cout << "d1=" << d1 << endl;cout << "d2=" << d2 << endl;return 0;
}

总的来说：

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

函数模板的实例化定义：
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

//隐式实例化：
template<class T>//注意：在函数模版中class和typename是一样的效果
T Add(const T& left, const T& right)
{return left + right;
}
int main()
{int a1 = 10, a2 = 20;double d1 = 10.0, d2 = 20.1;cout << Add(a1, a2) << endl;cout<<Add(d1, d2) << endl;return 0;
}

如果我们面对以下情况：

cout << Add(a1, d2) << endl;

一个是int，另一个是double，那么我们如何解决呢？

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：

1. 用户自己来强制转化

cout << Add(a1, (int)d2) << endl;

2. 使用显式实例化

显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

cout << Add<double>(a1, d2) << endl;

如果我们非模版与模版同时存在会调用哪个呢？

// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{cout << "Add(int left, int right)" << endl;return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T>
T Add(T left, T right)
{cout << "Add(T left, T right)" << endl;return left + right;
}
int main()
{Add(1, 2);return 0;
}

结果：

结论：

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

补充：

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
例如：

// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{cout << "Add(int left, int right)" << endl;return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T>
T Add(T left, T right)
{cout << "Add(T left, T right)" << endl;return left + right;
}
int main()
{Add<int>(1, 2);return 0;
}

结果：

除此之外，我们还要注意的是：

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

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
};

例如：

template <class T>
class Stack
{
public:void push(){//.....}
private:T* _a;int _top;int _capacity;
};

补充：

template <class T>
class Stack
{
public:void push(const T& x);
private:T* _a;int _top;int _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>
void Stack<T>::push(const T& x)
{}

下面我们来讲下类模版和typedef区别：

1.typedef我们可以定义自己想要的类型，但是不够便捷，而且如果我们在一份代码需要两种以上不同类型的函数/类会出现无法实现的后果

2.类模版可以解决typedef多类型问题，但是类模版如果声明和定义分离，必须在定义时加上模版，而且一般不写在多个文件（原因比较麻烦）

类模板实例化：

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

对比：

//函数模版实例化：
//隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型
Add(a1, a2);
//显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
Add<int>(a1,d2);//类模版实例化：
// Vector类名，Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;

感谢大家的支持，后期我们会对模版进行更加深入学习，大家现在只需要大体了解即可！！！