【C++初阶】想要编译器为你干活吗？来试试模板吧（模板初阶）
【C++初阶】想要编译器为你干活吗？来试试模板吧（模板初阶）
一.泛型编程
引入
我们之前都写过交换函数Swap，例如这样的：
//交换两个整型
void Swap(int*x1, int *x2)
{
int tmp = *x1;
*x1 = *x2;
*x2 = tmp;
}如果要交换其它的类型该怎么办呢？
那只能当个CV工程师了，然后再修修改改，但是如果有很多类型呢？后期又需要改动该怎么办呢？一个一个函数的改吗？多个功能相同的函数，又会使程序可读性降低，代码冗余。
我们能用一个具有交换函数逻辑的模具，来实现不同需求吗？
答案是可以，用模板就可以了。
模板
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
语法：template<class/typename 参数，class/typename 参数 .......> 注意：class 或是 typename 是用来定义模板参数的关键字，不可以使用 struct，并且可 以定义多个模板参数。 模板分为两种： 1.函数模板 2.类模板 注意：类模板和模板类不是同一个概念（详见下文）
示例：Swap模板
template<typename T> //这个模板的作用域是下面的一个大括号，当然也可以有多个模板参数
void Swap(T& x1, T& x2) //注意这里要用引用
{
T tmp = x1;
x1 = x2;
x2 = tmp;
}
二.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。 编译器由模板生成函数的过程称为实例化。 上文中的Swap模板就是一个函数模板。
隐式实例化
隐式实例化是指编译器根据实参自己推演参数的类型，并生成对应的函数；
以Swap函数模板为例：
template<typename T>
void Swap(T &x1, T &x2)
{
T tmp = x1;
x1 = x2;
x2 = tmp;
}
int main()
{
int a1 = 1, a2 = 2;
double b1= 5.2, b2 = 6.4;
char c1 = 'a', c2 = 'e';
Swap(a1, a2); cout << a1 << " " << a2 << endl;
Swap(b1, b2); cout << b1 << " " << b2 << endl;
Swap(c1, c2); cout << c1 << " " << c2 << endl;
return 0;
}
即使它们用的是同一个模板，但他们调用的并不是同一个函数，从汇编中就可以看出来：
显式实例化
语法：函数名<类型>（实参1，实参2.....）
例：
template<typename T>
void Swap(T &x1, T &x2)
{
T tmp = x1;
x1 = x2;
x2 = tmp;
}
int main()
{
int a1 = 1, a2 = 2;
double b1= 5.2, b2 = 6.4;
char c1 = 'a', c2 = 'e';
Swap<int>(a1, a2); //显式实例化
return 0;
}其实有的时候我们不得不显示实例化模板：
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；
例：
// 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<class T>
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<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本
}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 如下动图所示：
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
定义格式
template<class T1, class T2, ..., class Tn> //typename也可以
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};类模板的实例化
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，也就是要显式实例化；
注意：类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类
例：
// Stack是类名，Stack<int>才是类型
Stack<int> s1;
Stack<double> s2;类模板和模板类的区别
类模板
类模板是指定义一个通用的类模板，其中包含一个或多个类型参数，这些类型参数可以在实例化时被替换为具体的类型。
例：
template <typename T>
class MyContainer
{
public:
void add(T element);
T get(int index);
private:
T elements[100];
int size;
};在这个例子中：
1，`MyContainer` 是一个类模板；
2，`T` 是一个类型参数，可以在实例化时被替换为具体的类型，例如 `int` 或 `double`。
模板类
模板类是指使用类模板生成的具体类。
例：
//.....
MyContainer<int> intContainer;
MyContainer<double> doubleContainer;
//.....在这个例子中:
1，`MyContainer<int>` 和 `MyContainer<double>` 都是模板类；
2，它们是使用类模板 `MyContainer` 生成的具体类，分别用于存储 `int` 和 `double` 类型的 元素。
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