模板初阶

泛型编程

在日常敲代码过程中，我们难免需要用到交换数据的情况

我们就需要写Swap函数来进行数据的交换。虽然我们可以用函数重载实现交换不同数据类型的Swap函数，但是还是有一些不太方便的地方：

1 重载的函数仅仅是类型不同。代码复用率比较低，当有新的类型出现时，我们就要重新写代码了。

2 代码的可维护性比较低，当一个出错可能所有的重载函数都会出错。

那么是否只用一个摸具代码，让编译器根据不同的类型利用该摸具来产生代码呢？

所以，就有了泛型编程：编写与类型无关的代码，让代码进行复用。模板就是泛型编程的基础。

函数模板

概念

函数模板相当于一个摸具，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版本类型。

函数模板的关键字是 template，typename。

注意的是，typename可以用class代替，但是不能用struct代替。

原理

有人说，世界是由懒人创造的。函数模板是一个蓝图，它并不是函数本身，是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的摸具。所以，模板就是把本来我们要做的重复事情交给了编译器。

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。

实例化

用不同类型的参数使用函数模板时，成为模板的实例化。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类型的实际类型。

但是要注意的是，如果 a为int 类型，而 b为double 类型，编译器由与无法确定类型，就会报错。

显式实例化

在函数名后添加<类型名>指定模板参数的实际类型。

如果类型不匹配，编译器会尝试隐式类型转换，如果无法转换成功，就会报错。

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模板函数同时存在，而且这个模板函数还可以实例化为这个非模板函数

2 对于非模板函数和同名模板函数，如果其他条件都相同，在调用时会优先调用非模板函数。如果模板可以产生一个更好的匹配函数，那么将选择模板。

3 模板函数不允许自动类型转换，但是普通函数可以。

类模板

类模板定义如下：

实例化

类模板的实例化和函数模板的实例化不同。类模板实例化需要在类模板名字后面跟<类型>，类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类。

有关类模板，我们后面还会介绍，这里先做个了解。