C++初阶----模板初阶

引言

什么是模板

模板是泛型编程的基础，泛型编程是以一种独立于任何特定类型的方式编写代码。 模板也是创建泛型类或者函数的蓝图。 如：库容器，迭代器和算法，都是泛型编程的例子

1. 泛型编程

首先，我们应该了解什么是泛型编程？

泛型编程就好比设计一个通用的模版，使绝大部分的场景都可以通用这个模板，来解决问题等。就好比在建筑设计中，我们都需要搭建许多不同的房屋（别墅，住宅楼，办公楼），而泛型编程就好比工程师设计的建筑图纸，有了图纸才可以在许多不同的地方来建造住宅楼，而建造出来的楼层，就是通过模板实例化出来的代码段

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。

如下场景

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;
}
//……

使用函数重载固然也可以解决同样的问题，但这样也会带来一些问题：

1. 重载的函数仅仅是类型不同，当有新类型的出现，有需要重新设计重载函数
2. 代码的可维护性低，一个出错可能所有重载都出错

2. 函数模板

2.1 概念：通过使用类型参数来实现一个函数家族，使用时被参数化，根据参数类型产生相应的函数类型模板

2.2 模板格式：

注意需要几个不同类型的参数就typename 几个参数模板, 关键字 “typename” 是标注当前为 数据类型 [有时可能编译器会出现某个名字是变量还是类型会产生分歧]

template<typename T,typename K,>

返回值类型 函数名 (参数列表 (T ,K)){}

template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{T temp = left;left = right;right = temp;
}//也可以用指针  T*

2.3 函数模板的原理

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。

也就是说在没有套用模板的时候，编译器是不会运行这段代码的

2.4 函数模板的实例化

用不同类型的参数使用函数模板，称为函数模板的实例化。而模板实例化分为：隐式实例化和显式实例化

隐式实例化：

template<class T> 
T add(const T& i,const T j)
{ return i+j;
}int main()
{int i = 5,j = 4;double b = 5.1, d = 6.2;add(i,j);add(b,d);return 0;
}

显式实例化
如上的add函数

void test()
{int a= 10;double b= 2.1;add<int>(a, b)  //b会强制类型转换为int
}

2.5 模板餐宿的匹配原则

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

// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{return left + right;
}template<class T> 
T add(const T& i,const T j)
{ return i+j;
}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
}

在这种情况下会优先匹配有实例化的函数,当没有此类型的实例化函数才会调用模板

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 类模板的定义,具体可参考vector的实现

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

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

// Vector类名，Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;