C++（初阶）（七）——模板

模版

模版分为函数模板，类模板

经过推演实例化出对应函数

函数模板

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。

template
返回值类型 函数名(参数列表)
{
    
}

例如，实现简单的交换函数：

template<class T> 
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; 
	//隐式实例化，模板参数根据实参自动推演，不能存在歧义
	Add(a1, a2); 
	Add(d1, d2);
	
    int a = 10; 
    double b = 20.0; 
    // 显式实例化 
    Add<int>(a, b);
    
	return 0;
}

typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class(注意：不能使用struct代替class)

原理

函数模板是一个蓝图，函数模板本身并不是函数，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。

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

template<class T> 
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; 
	//隐式实例化，模板参数根据实参自动推演，不能存在歧义
	Add(a1, a2); 
	Add(d1, d2);
    
    /*该语句不能通过编译，明显的前后参数的类型不相同，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*/
    //在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作
    //解决方案：1，用户自己强制转换，2，显示实例化
    //Add(a1,d2);
    
    Add(a, (int)d);//用户自己强制转换
    
	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<int>(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。

模板参数的匹配原则

模板和普通函数是可以同时存在的，而且该函数模板还可以被实例化为这个非模板函数

调用原则1：有成品吃成品，没有再自己做。

// 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 T> 
T 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<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本 
}

调用原则2：都可以调用，调用更匹配的（优先）

// 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 
}

注意：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

类模板

template<class T1, class T2, ..., class Tn> 
class 类模板名 
{
    // 类内成员定义 
};

#include 
using namespace std; 
// 类模版 
template<typename T> 
class Stack 
{
public:
    Stack(size_t capacity = 4) 
	{ 
		_array = new T[capacity];
    	_capacity = capacity; 
        _size = 0; 
	}
	void Push(const T& data);
private: 
	T* _array; 
	size_t _capacity; 
	size_t _size; 
};
// 模版不建议声明和定义分离到两个文件.h 和.cpp会出现链接错误
template<class T> 
void Stack<T>::Push(const T& data)
{ 
    // 扩容 
    _array[_size] = data; 
    ++_size; 
}
int main() 
{ 
    Stack<int> st1; //int 
    Stack<double> st2; //double 
	return 0; 
}

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是类名，Stack才是类型 
Stack<int> st1; //int
Stack<double> st2; //double