C++之--初见模板初阶

一、泛型编程 

        为了实现一个通用的函数，在此之前，我们学过函数重载，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。

        所以，在这，我们需要学习一个新的内容。

        泛型编程是一种通过编写与具体数据类型无关的代码，以实现代码重用的编程范式。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。

        而模版分为函数模版和类模版。

二、函数模板

1、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。

2、函数模板格式 

        template 返回值类型

        函数名(参数列表){}

        例如，在这我们实现一个内容交换的函数：

template<typename T>
void Swap(T& p1, T& p2)
{T tmp = p1;p1 = p2;p2 = tmp;
}

        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)        

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。

        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。

4、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

        1. 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<typename A>
A Add(A a, A b)
{return a + b;
}
int main()
{int a1 = 10, a2 = 20;double d1 = 10.0, d2 = 20.0;cout << Add(a1, a2) << endl;;cout << Add(d1, d2) << endl;//但注意在模板中，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//cout << Add(a1, d2) << endl;// 此时有两种处理方式：1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化//1、Add(a1, (int)d2);return 0;
}

        2、显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

        

template<typename A>
A Add(A a, A b)
{return a + b;
}
int main()
{int a1 = 10, a2 = 20;double d1 = 10.0, d2 = 20.0;cout << Add(a1, a2) << endl;;cout << Add(d1, d2) << endl;//但注意在模板中，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//cout << Add(a1, d2) << endl;// 此时有两种处理方式：1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化//1、Add(a1, (int)d2);//2、Add<int>(a1, d1);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。

5、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

        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

        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

1、类模板的定义格式

        template class 类模板名 { // 类内成员定义 };

template<typename T>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};

        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

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。

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