C++：模板
目录
一、泛型编程
二、函数模板
什么是函数模板？
函数模板的格式：
函数模板的原理
函数模板的实例化：
函数模板的匹配原则
三、类模板
类模板格式：
类模板实例化：
一、泛型编程
C++泛型编程是指利用模板来实现通用的数据类型和算法。通过泛型编程，可以编写与特定数据类型无关的代码，从而提高代码的重用性和灵活性。
在C++中，泛型编程主要通过模板实现。模板是一种将类型参数化的机制，使得我们可以编写出通用的数据结构和算法，而不必为每种数据类型都重新实现一遍。通过使用模板，可以实现像容器类（如vector、list等）和算法（如排序、查找等）这样的通用数据结构和操作。
比如我们常用的一个交换函数：
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;
}在交换不同类型的变量时需要函数重载，这样我们的编程效率会降低，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。
我们在网上购物时，购物车系统需要能够处理各种类型的商品和相关操作，比如添加商品、移除商品、计算总价等。这里可以使用泛型编程的思想来设计购物车系统，使其能够适用于不同类型的商品，而无需为每种商品类型都编写特定的处理逻辑。
模板分为两类
二、函数模板
什么是函数模板？
函数模板是一种用于创建通用函数的工具。它允许编写函数的通用形式，以便可以使用不同的数据类型进行实例化。通过函数模板，可以编写一次通用的函数定义，然后根据需要用不同的数据类型进行特化，而无需为每种数据类型都重新编写函数。
函数模板的格式：
template
template
void Swap(T& left, T& right)
{
T tmp = left;
left = right;
right = 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，与结构体不一样)
函数模板的原理
模板实例化：当编译器遇到函数模板的调用时，它会根据实际使用的数据类型，为每种特定的数据类型实例化一个具体的函数版本。这个过程称为模板实例化。
编译器推导：在模板实例化的过程中，编译器会根据传入的参数类型推导出模板参数的具体类型。这个过程称为模板参数推导。
代码生成：一旦模板参数的具体类型被推导出，编译器将使用这些具体的类型来生成对应的函数代码。通常，这些代码会被放入目标文件中，以便链接器在链接时使用。
重载决议：当调用一个函数模板时，编译器需要进行重载决议（overload resolution）以确定到底使用哪个函数实例。这个过程类似于普通函数重载的解析过程，但在函数模板中，可能会涉及更复杂的候选函数集合和最佳匹配选择。
隐式类型转换：与普通函数一样，函数模板也允许隐式类型转换。当编译器无法找到完全匹配的实例化版本时，会尝试进行隐式类型转换来寻找最佳匹配的函数实例。
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：templateT 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(a1, d1); /* 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类型，但模板参数列表中只有一个T， 编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错 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 Add(a1, d1); */ // 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(a, (int)d); 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
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。
函数模板的匹配原则
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// 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 } 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 templateT1 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 } 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
类模板格式：
template < class T1 , class T2 , ..., class Tn >class 类模板名{// 类内成员定义}；在类模板外部定义成员函数时，需要带上模板参数
T，并且需要使用ClassName来指明这是类模板:: ClassName中的成员函数。
// 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
template
class 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();
void PushBack(const T& data);
void PopBack();
// ...
size_t Size() { return _size; }
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()
{
if (_pData)
delete[] _pData;
_size = _capacity = 0;
} 类模板实例化：
// Vector 类名， Vector才是类型 Vector < int > s1 ;Vector < double > s2 ;