- 泛型编程
- 函数模板
- 函数模板概念
- 函数模板格式
- 函数模板的原理
- 函数模板的实例化
- 模板参数的匹配原则
- 类模板
- 类模板的定义格式
- 类模板的实例化
如何实现一个通用的交换函数呢？
//交换int类型的数据
void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
//交换double类型的数据
void Swap(double& left, double& right)
{
double temp = left;
left = right;
right = temp;
}
//交换char类型的数据
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：
- 重载的函数仅仅只是类型不同，代码的复用率比较低，只要有新类型出现时，就需要增加对应的函数
- 代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错
那能否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呢？
如果在C++中，能够存在这样一个模具，通过给这个模具中填充不同材料(类型)，来获得不同材料的铸件
(生成具体类型的代码），那将会节省许多头发。巧的是前人早已将树栽好，我们只需在此乘凉
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
函数模板 函数模板概念函数模板格式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。
template
返回值类型 函数名(参数列表){}template//template 也可以，不一定要命名为T，其他的也行，表示模板参数 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)
示例:
这种方式与auto的作用很相似，但auto不能用来作为参数和返回值。
注意：交换的两个参数的类型不同是不能进行交换的。
对于不同类型的参数，调的不是同一个函数，我们可以通过汇编来查看：
可以看到调用的两个函数的地址是不同的，所以调用的不是同一个函数。
函数模板的原理那么如何解决上面的问题呢？大家都知道，瓦特改良蒸汽机，人类开始了工业革命，解放了生产力。机器生
产淘汰掉了很多手工产品。本质是什么，重复的工作交给了机器去完成。有人给出了论调：懒人创造世界
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。
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。
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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
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, a2); Add(d1, d2); Add(a, (int)d); return 0; } -
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(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。
有些函数模板种的参数没用参数模板，比如T fun(int x)。这样的话，模板在函数体内才有用。因为这样就无法通过参数推演T的类型，只能用显示实例化的方式来调用这类函数。如下图：
使用显示实例化的方式来调用：
template模板参数的匹配原则T fun(int x) { T tmp(x); return tmp; } int main() { fun (1); return 0; }
类模板 类模板的定义格式
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; } // 通用加法函数 templateT 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 (1, 2); // 调用编译器特化的Add版本 } 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// 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//使用多个模板参数，完成不同类型数据的相加 T1 Add(T1 left, T2 right) { return left + right; } void Test() { 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 } 使用实例：
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
比如我们传的是double，自己创建的处理 int的Add函数就会进行隐式类型转换，将double转换为int。
而如果是显示实例化的调用，是不会进行这个转换的。
如果我们有一个支持 int类型数据相加的Add，还有一个Add函数模板，可是传的参数是double和double，即使它可以通过转换调用支持int类型数据的Add，但是编译器会选择函数模板来进行调用
也就是：完全匹配 > 模板 > 转换匹配
templateclass 类模板名 { // 类内成员定义 };
// 动态顺序表 // 注意：Vector不是具体的类，是编译器根据被实例化的类型生成具体类的模具 templateclass Vector { public : Vector(size_t capacity = 10) : _pData(new T[capacity]) , _size(0) , _capacity(capacity) {} // 使用析构函数演示：在类中声明，在类外定义。 ~Vector(); //尾插接口 void PushBack(const T& data)； //尾删接口 void PopBack()； // ... size_t Size() {return _size;} //[]的重载 T& operator[](size_t pos) { assert(pos < _size); return _pData[pos]; } private: T* _pData; size_t _size; size_t _capacity; }; // 注意：类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表 template Vector ::~Vector()//析构的定义 { if(_pData) delete[] _pData; _size = _capacity = 0; }
想比C语言，如果我们想使用一个int类型的Stack和float类型的Stack，C++中用模板就行，而C语言还要写两段几乎相同的代码来区分装int数据的Stack和装float数据的Stack
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。
注意：类模板的使用都是显示实例化
// Vector类名，Vector才是类型 Vector s1; Vector s2;
声明和定义分离：
namespace ysj
{
template
class Vector {
public:
Vector(size_t capacity = 10)
:_a(new T[capacity])
, _size(0)
, _capacity(capacity)
{
}
//尾插
void push_back(T x);
//返回大小
size_t size()
{
return _size;
}
//operator[]重载
T& operator[](size_t pos)
{
assert((pos < size()));
return _a[pos];
}
//析构定义
~Vector()
{
delete[] _a;
_a = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
private:
T* _a;
int _size;
int _capacity;
};
///尾插定义
template//要再写一遍，否则下面的T是无法识别的
void Vector::push_back(T x)//要声明是Vector这个类里的
{
if (_size == _capacity)
{
int newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity;
T* tmp = new T[newcapacity];//因为C++没有realloc，所以只能再new一个新数组
if (*tmp)
{
memcpy(tmp, _a, sizeof(T) * _capacity);
delete(_a);
}
_a = tmp;
_capacity = newcapacity;
}
_a[_size] = x;
++_size;
}
}
模板不支持分离编译， 也就是声明在.h，定义在.cpp。建议声明和定义在一个文件中。
