【C++初阶】模板初阶

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🌼文章目录🌼

1. 泛型编程

2. 函数模板

2.1 函数模板的概念

2.2 函数模板格式

2.3 函数模板的原理

2.4 函数模板的实例化

2.5 模板参数的匹配原则

3. 类模板

3.1 类模板的定义格式

3.2 类模板的实例化

1. 泛型编程

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。

在我们学习了C++后知道了函数重载的存在，因此当我们想要实现不同类型对象交换时，就要写出重载函数：

但是这样还是有点麻烦，两个Swap函数实现的是一样的功能，只不过交换的类型不同，却写了两遍，这样有两个不好的点：

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

那我们能不能给编译器一个模板或者说蓝图，让编译器用蓝图帮我们生成对应的函数呢？答案是肯定的，这就是C++中模板的概念。

类似于工业加工时使用的模具，通过给模具中注入不同的材料我们能得到不同材料的铸件。在C++中也有这样的一个模具，通过给这个模具注入不同的材料(类型)，来获得不同材料的铸件(具体的代码)，这样就能节省下我们非常多的时间。

模板分为：函数模板和类模板

2. 函数模板

2.1 函数模板的概念

函数模板代表了一个函数家族，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

2.2 函数模板格式

template<typename T1, typename T2, ...>

具体格式为：返回类型+函数名(参数列表)

注：typename是用来定义模板参数的关键字，也可以使用class(不能用struct代替class在这使用)

2.3 函数模板的原理

就如上面2.1所说，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。

2.4 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：让编译器根据传参的类型推演具体生成函数形参的类型

② 显式实例化：在函数名后加上<>，并在<>中指定类型

2.5 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：

但是可以这样：

3. 类模板

3.1 类模板的定义格式

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

class 类模板名

{

//类成员

}

#include <iostream>
using namespace std;

template <class T>

class Stack
{
public:
   Stack(int capacity)
   {
       arr = new T[capacity];
       _capacity = capacity;
   }
   void Push(T data)
   {
       if (_capacity == _size)
       {
           int* tmp = new T[_capacity * 2];
           arr = tmp;
           _capacity *= 2;
       }
       arr[_size++] = data;
   }
private:
   int* arr;
   int _capacity;
   int _size;
};

int main()
{
   Stack<int> st(4);
   return 0;
}