持续创作，加速成长！这是我参与「掘金日新计划 · 10 月更文挑战」的第N天，点击查看活动详情目录 🌿1. 泛型编程 🌿2. 函数模版 🍃2.1 函数模版概念 🍃2.2 函数模版格式 🍃2.3 函数模版的原理 🍃2.4 函数模版的实例化 🍃2.5 模版参数的匹配原则 🌿3. 类模版 🍃3.1 类模版的定义格式 🍃3.2 类模板的实例化 🌿1. 泛型编程 如何实现一个通用的交换函数呢？
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; }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 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 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，也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(即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。
🌿2. 函数模版 🍃2.1 函数模版概念 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。
🍃2.2 函数模版格式 template<typename T1, typename T2,…,typename Tn> 返回值类型 函数名(参数列表){} 1 2 注意 ：typename是用来定义模板参数的关键字，也可以使用 class (切记这里不能用 struct 代替 class)。typename 是新增的，好多地方都习惯用 class。对于 T 我们可以任意起。
//如果写了对应的函数，那么它依然会去调用，但是没必要 /void Swap(int& left, int& right) { int temp = left; left = right; right = temp; }/ template void Swap(T& x1, T& x2) { T tmp = x1; x1 = x2; x2 = tmp; } int main() { int a = 0, b = 1; double c = 1.1, d = 2.2; int* p1 = &a, *p2 = &b; Swap(a, b); Swap(c, d); Swap(p1, p2); return 0; }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 这里就可以知道它可以针对所有类型完成交换工作。
那它一个函数能完成这里几种函数的功能吗 ？？？
🍃2.3 函数模版的原理 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。
🍃2.4 函数模版的实例化 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 显式实例化：在函数名后的 <> 中指定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 = 10.1, d2 = 20.2;
cout << Add(a1, a2) << endl;//ok
cout << Add(d1, d2) << endl;//ok
//cout << Add(a1, d2) << endl;//???
//1、用户自己来强制转化
cout << Add(a1, (int)d2) << endl;
cout << Add((double)a1, d2) << endl;
//2、上面是实参去推演形参的类型，这里不需要推演，显示实例化指定T的类型
cout << Add<int>(a1, d2) << endl;
cout << Add<double>(a1, d2) << endl;
return 0;
}
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Add(a1, d2)：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，但模板参数列表中只有一个 T，所以编译器无法确定此处到底该将 T 确定为 int 还是 double 而报错。
解决方法：
1、用户自己来强制转化
2、使用显式实例化
🍃2.5 模版参数的匹配原则 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q 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() { //模板匹配原则： //1、有现成完全匹配的，就直接调用，没有现成调用的，实例化模板生成 Add(1, 2); //2、有需要转换匹配的，那么它会优先选择去实例化模板生成 Add(1.1, 2.2); return 0; }
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比如说，今天你回家了，着急吃饭，家里没有人，你吃饭有两种方式，用妈妈给你的钱点外卖、冰箱里有菜自己做，那肯定是点外卖。编译器也是一样，第一个是现成的，直接调用就行，第二个编译器还要根据实参推导形参生成。所以编译器它会去调用第一个函数。
Add(1.1, 2.2)：
如果镇上没有外卖，只能自己做。所以它会去调用第二个函数。如果你妈不想让你点外卖，你必须得自己做
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<class T1, class T2> 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 }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 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 🌿3. 类模版 🍃3.1 类模版的定义格式 template<class T1, class T2, ..., class Tn> class 类模板名 { //类内成员定义 };
1 2 3 4 5 6 栈的泛型问题 typedef int STDataType; class Stack { private: STDataType* _a; int _top; int _capacity; }; int main() { Stack st1;//int Stack st2;//double return 0; }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 这里想让 st1 是 int，st2 是 double，显然这里做不到。C 语言中的 typedef 只是增强程序的可维护性，不能解决泛型的问题。
解决方法：类模版 struct TreeNode {
}; template class Stack { private: T* _a; int _top; int _capacity; }; int main() { Stackst1;//TreeNode* Stackst2;//int return 0; }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 🍃3.2 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类名，Stack才是类型 Stacks1; Stacks2; 1 2 3 struct TreeNode {}; 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，类外面定义呢？？？ void Push(const T& x); private: T* _a; int _top; int _capacity; }; template void Stack::Push(const T& x)//指定域，且需要声明模板 {} int main() { Stack<TreeNode*>st1;//TreeNode* Stackst2;//int return 0; }
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