C++模板（初阶）

1.引入

在之前的笔记中有提到：函数重载（特别是交换函数（Swap）的实现）

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;
}

使用函数重载虽然可以实现，但是有一下几个不好的地方：

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；

总之：实在麻烦，而且代码结构相似，也就有了模板的概念：（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）

2.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

1.函数模板

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){}

或者： 

template<class T1, class T2,......,class Tn>

返回值类型 函数名(参数列表){}

EG：

template<typename T>//template<class 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)

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 ，对于字符类型也是如此

函数模板的实例化：

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 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

template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{return left + right;
}
int main()
{int a1 = 10, a2 = 20;double d1 = 10.0, d2 = 20.0;Add(a1, d1);//报错return 0;
}

该语句不能通过编译，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 ，编译器无法确定此处到底该将T 确定为 int 或者 double 类型而报错；

注意：在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作（隐式类型转换），因为一旦转化出问题，编译器就需要背黑锅；

因此，当出现编译器不能自我判断的时候：有两种解决办法：

1.强制转换；Add((double)a1, d1);

2.显示实例化；

显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

int main(void)
{int a = 10;double b = 20.0;// 显式实例化Add<int>(a, b);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 

注意：如果程序中除了函数模板，还有同名函数（调用传参实现），会优先调用这个同名函数（别人请客干嘛自己煮饭呢）

2.类模板 

格式：

template<class T1, class T2, ..., class Tn>//或者template T1....

class 类模板名

{

// 类内成员定义

};

#include<iostream>
using namespace std;
// 类模版
template<typename T>
class Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 4){_array = new T[capacity];_capacity = capacity;_size = 0;}~Stack(){delete[] _array;_array = nullptr;_size = _capacity = 0;}void Push(const T& data);
private:T* _array;size_t _capacity;size_t _size;
};
// 模版不建议声明和定义分离到两个文件.h 和.cpp会出现链接错误
template<class T>
void Stack<T>::Push(const T& data)
{// 扩容_array[_size] = data;++_size;
}
int main()
{Stack<int> st1; // intStack<double> st2; // doublereturn 0;
}

注意：模版不建议声明和定义分离到两个文件.h 和.cpp会出现链接错误；

st1，st2不是new出来的，不需要delete，出了局部域会调用析构函数

只有：Stack<double>* pst = new Stack<double>; 才要去调用delete

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

// Stack是类名，Stack<int>才是类型
Stack<int> st1; // int
Stack<double> st2; // double