文章目录
- 前言
- 泛型编程
- 函数模版
- 函数模板概念
- 函数模板格式
- 函数模板的原理
- 函数模板的实例化
- 1.隐式实例化
- 2.显式实例化
- 函数模版的匹配规则
- 类模版
- 类模板的定义格式
- 类模板的实例化
- 总结
前言
C++的模版也是相较于C语言更有优势的地方，正是有了模版，才让C++真正实现了泛型编程，并且为C++的STL标准库提供了先决条件。
泛型编程
提到泛型，那么什么是泛型呢？泛就是广泛的意思，可以被多处利用的意思。
那么什么是泛型编程呢：其实就是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。
我们先来看一下下边一段代码：
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;
}
在没有学习模版之前，我们要实现两数交换并且要适用于多个数据类型，我们可以使用函数重载，要记得参数类型不同是可以构成函数重载的，我们可以编写多个函数来解决。
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？
下边这幅图片可能有助于理解什么叫做使用模版：
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）。并且在C++中，分为函数模版和类模版。
函数模版
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。
函数模板格式
template<typename T1, typename T2,…,typename Tn>
template <class T1,class T2,…class Tn>
返回值类型 函数名(参数列表){}
那么上述两数交换的代码就可以改为这样：
//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;
//}
template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}
我们只需要在使用的时候，对模版进行实例化就可以实现多个类型数据的交换，模版的实例化在后边会详细讲解。
函数模板的原理
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。
所以说实现多个类型数据交换并不是通过一个函数实现的，还是通过多个函数实现的，只是我们给编译器提供了一个范例，将重复拷贝的工作交给了编译器去干。
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
隐式实例化就是在函数模版进行实例化时，不给编译器提供具体的类型，而是传入数据让编译器去推演出应该实例化的类型。
我们先来看下边一段代码
int main()
{
int a1 = 10, a2 = 20;
double d1 = 10.0, d2 = 20.0;
Add(a1, a2);
Add(d1, d2);
//这样是错误的
//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(a1, (int)d1);
return 0;
}
我们发现当传入相同类型的变量时，隐式实例化可以解决，但是传入不同类型的变量，编译器就不知道到底要推演出哪一个类型，所以这样必须进行强转，或者直接采取显式实例化。
2.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;
}
函数模版的匹配规则
- 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
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
}
int main()
{
Test();
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。
类模版
类模板的定义格式
在定义类模板时，如果函数声明于定义分开编写，我们要记得带上模版参数列表，并且要加上类域表示符，并且不建议函数声明与定义分文件编写。
// 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 T>
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 <class T>
Vector<T>::~Vector()
{
if (_pData)
delete[] _pData;
_size = _capacity = 0;
}
类模板的实例化
类模版与函数模版不同，只能进行显式的实例化，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。
例如刚才的vector类并不是一个真正的类，而是一个模具，只有在实例化后例如vextor<int>才是一个真正的类。
// Vector类名，Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;
总结
今天讲解了模版初阶相关内容，后续会进入到模版的一些进阶操作。
