[C++] 模版初阶
泛类编程
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
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;
}- 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
- 代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错
如上列代码，靠函数重载进行实现多个不同数据类型的变量完成交换，过于繁杂且代码量大，所以在这种时候需要使用模版来解决。
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。
格式
template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型 函数名(参数列表){}每一个T代表一种数据类型，一个模版对应一个函数
- 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)
泛类编程章节中重载的交换函数就可以写成一下格式：
template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}原理
函数的内容并不是由写的函数模板部分来进行实现，而是在编译器编译阶段，编译器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（用double替换T），对于字符类型也是如此
函数模版的实例化
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
- 显式实例化
现有一加法模版函数：
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}隐式实例化
让编译器根据实参推演模板参数的实际类型
int a1 = 10, a2 = 20;
double d1 = 10.0, d2 = 20.0;
Add(a1, a2);
Add(d1, d2);当使用Add(a1, a2)与Add(d1, d2)时会正常运行，当使用Add(d1, a1)或者Add(d2, a2)这种的话无法通过编译，因为在编译期间，当编译器看到该实例化时，需要推演其实参类型。通过实参a1将T推演为int，通过实参d1将T推演为double类型，但模板参数列表中只有一个T，因此无法确定T的类型而报错。
此时有两种处理方式：
- 强制转化
- 使用显式实例化
Add(a, (int)d);显式实例化
在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
具体格式格式示例如下：
Add<int>(a, b);模板参数的匹配原则
如果一个函数模板可以被实例化成一个与另一个具有相同名称和签名的非模板函数，编译器将根据调用的参数类型来选择最合适的函数版本。如果模板实例化的结果与非模板函数的签名完全匹配，并且没有其他更好的匹配项，编译器通常会优先选择非模板函数，因为它是更具体的实例。
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版本当符合条件时直接使用会调用非模版函数，当显式实例化进行使用时会使用编译器转换的版本进行调用。
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， 那么将选择模板函数
// 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
// 两个不同的参数
template<class T1, class T2>
T1 Add(T1 left, T2 right)
{
return left + right;
}**注意：**上述代码中的加法模板函数有两个不同的参数
Add(1, 2); // 与非函数模板类型完全匹配，不需要函数模板实例化
Add(1, 2.0); // 模板函数可以生成更加匹配的版本，编译器根据实参生成更加匹配的Add函数由于函数模板不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换 ，所以在使用Add(1, 2)的时候因为与非函数模版各个条件都相同而调用非函数模版，而当使用Add(1, 2.0)时，两个实参一个为整型，一个为双精度浮点型，所以会与函数模板生成的函数更匹配，所以会调用函数模板生成的函数。
类模板
定义格式
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模版名
{
// 类成员定义
};以栈的类模板举例：
template<typename T>
class Stack
{
public:
Stack(int n = 4)
:_array(new T[n])
,_size(0)
,_capacity(n)
{}
~Stack()
{
delete[] _array;
_array = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
void Push(const T& x);
private:
T* _array;
size_t _capacity;
size_t _size;
};
// 在类模板外定义成员函数时，需要指定模板参数
template<class T>
void Stack<T>::Push(const T& x)
{
if (_size == _capacity)
{
T* tmp = new T[_capacity * 2];
memcpy(tmp, _array, sizeof(T) * _size);
delete[] _array;
_array = tmp;
_capacity *= 2;
}
_array[_size++] = x;
}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。
// 类模板都是显示实例化
Stack<int> st1; // int
st1.Push(1);
st1.Push(2);
st1.Push(3);
Stack<double> st2; // double
st2.Push(1.1);
st2.Push(1.1);
st2.Push(1.1);
Stack<double>* pst = new Stack<double>;
//...
delete pst;腾讯云开发者
