C++模板初阶

• 泛型编程
• 函数模板
• • 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

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。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
using namespace std;
template
void Swap(T& x1, T& x2)
{
	T tmp = x1;
	x1 = x2;
	x2 = tmp;
}
int main()
{
	int a = 0, b = 1;
	
	Swap(a, b);
	
	char c1 = 'A', c2='a';
	Swap(c1, c2);
	return 0;
}

泛型编程与函数重载区别：

1. 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
2. 函数重载的代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错

注：
auto为什么不能取代T（上述代码）：auto不能做返回值和参数

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。

函数模板格式：
template
返回值类型 函数名(参数列表){}

//方法一
//template
template
void Swap( T& left, T& right) 
{
 T temp = left;
 left = right;
 right = temp; 
}

//方法二
//template 
template
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。

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 
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;
	//实参去推演形参类型
	Add(a1, a2);
	Add(d1, d2);
	
	

	// 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
	Add(a1, (int)d1);
	Add((double)a1, d1);
	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
   典例一：

template 
T Add(const T& left, const T& right) 
{
	return left + right;
}
int main(void) 
{
	int a = 10;
	double b = 20.0;

	// 显式实例化
	Add(a, b);
	Add(a, b);
	return 0;
}

注：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。
典例二：

注：
有些函数模板里面参数中没有模板参数，函数体内才有用，无法通过参数推演T的类型，只能显示实例化

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;
}
// 通用加法函数
template T Add(T left, T right) 
{
	return left + right;
}
int main()
{
	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
	return 0;
}

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

// 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
T1 Add(T1 left, T2 right) 
{
	return left + right;
}
int main()
{
	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
	return 0;
}

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

// 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
T Add(T left, T right)
{
	return left + right;
}
int main()
{
	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); //模板函数无法生成更加匹配的版本，编译器根据实参选择非函数模板类型Add函数（普通函数可以进行自动类型转换）
	Add(1.0, 1.2);// 模板函数生成匹配的版本，编译器根据实参生成匹配的Add函数
	return 0;
}

函数模板匹配原则：
有现成完全匹配的，那就直接调用，没有现成调用的，实例化模板生成
有需要转换匹配的，那么它会优先选择去实例化模板生成
调用函数：完全匹配>模板>转换匹配

类模板的定义格式:

template
class 类模板名
{
 // 类内成员定义
};

//类模板
//普通类、类名就是类型
//类模板，类名不是类型，类型是Stack 
template 
class Stack
{
public:
	Stack(int capacity=4)
		:_a(new T[capacity])
		,_top(0)
		,_capacity(capacity)
	{}
	~Stack()
	{
		delete[] _a;
		_a = nullptr;
		_top = _capacity = 0;
	}
	//类里面声明，类外面定义
	void Push(const int& x);
private:
	T* _a;
	int _capacity;
	int _top;
};
//在类外面定义
//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
//类模板和函数模板不支持把声明写到.h，定义写到.cpp的方式，汇报链接错误
template
void Stack::Push(const int& x)
{}
int main()
{
	//类模板的实例化
	//类模板的使用都是显示实例化
	Stack st1;
	Stack st2;
	// Stack类名，Stack、Stack 才是类型
	return 0;
}

注：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。