目录

1. 泛型编程

2.函数模版 

2.1. 函数模版的用法 

2.2. 函数模版的原理 

2.3 函数模板的实例化 

2.4 模版参数的匹配原则 

3. 类模版 

3.1 类模版的格式 

3.2. 类模版的实例化 

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1. 泛型编程

如何实现整形、字符串，或者其他自定义类型的交换函数？ 

 

我们可以利用C++中函数重载实现。 

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;
}
……………………

使用函数重载虽然可以实现，但是有一下几个不好的地方：
1. 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
2. 代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错 

为了解决这个问题，C++就引入了模版这个概念，并且依次延伸出了泛型编程的思想。**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。 

模版简单来说就是像一个道具模子，根据不同的需求，可以产生不同的形态。而模版即可以分为函数模版，又可以分为类模版。 

2.函数模版 

2.1. 函数模版的用法 

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。其具体语法如下 

1. template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
2. 返回值类型 函数名(参数列表){}

然后我们就可以用模版定义一个针对不同类型的交换函数： 

#include<iostream>
using namespace std;
template<typename T>
void Swap(T& x, T& y)
{
	T tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}
int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	double n = 1.1;
	double m = 2.2;
	cout << "交换前：" << a << "," << b << endl << endl;
	cout << "交换前：" << n << "," << m << endl << endl;
	Swap(a, b);
	Swap(n, m);
	cout << "交换后：" << a << "," << b << endl;
	cout << "交换后：" << n << "," << m << endl;
}

 

• 注意：typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class。

2.2. 函数模版的原理 

学会了如何使用函数模版之后，我们就可能会有一个疑问：那就是不同的类型调用的函数模版是同一个函数吗？这时我们继续利用上面代码，通过调用汇编来观察一下： 

 

函数的指令并不一样，这说明调用的根本不是同一个函数！！那原理究竟是怎样的呢？

       其实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。 

2.3 函数模板的实例化 

 2.3.1. 隐式实例化

template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}
int main()
{
	//编译器自动推导类型
	cout << (Add(3, 5)) << endl;
	return 0;
}

2.3.2. 显示实例化 

但是有些场景下就不能利用隐式实例化的方式调用函数模版，比如说： 

template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}
int main()
{
	int a = 1;
	double b = 1.1;
	cout << (Add(a, b)) << endl;
	return 0;
}

 

这时编译器就会报错，因为编译器不知道该将T推演成int还是double。为了解决这个问题，就需要让编译器提前知道该将T推演成什么类型，常见有两种解决方法： 

一种方法就是先强制类型转换： 

template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}
int main()
{
	int a = 1;
	double b = 1.1;
	cout << (Add(a, (int)b)) << endl;
	return 0;
}

 

还要一种方式就是显示实例化：在函数名后的<>中指定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 a = 1;
	double b = 1.1;
	cout << (Add<int>(a, b)) << endl;//指定T实例化为int型
	return 0;
}

  int转double还好点，double转int会造成精度丢失 

• 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

除了以上场景需要显式实例化外，还有一种场景也需要我们显式实例化： 

2.4 模版参数的匹配原则 

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)
{
	cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
	return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T>
T Add(T left, T right)
{
	cout << "T Add(T left, T right)" << endl;
	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
}

 

 

如果有普通函数可以匹配，那么就不会去调用模版函数，但如果我们非得使用模版的Add函数，只需要进行显示实例化即可！ 

 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)
{
	cout << "int Add(int left, int right)" << endl;
	return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T1, class T2>
T1 Add(T1 left, T2 right)
{
	cout << "T1 Add(T1 left, T2 right)" << endl;
	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
}

 

3. 类模版 

类模版与函数模版类似，只不过作用对象为类。 

3.1 类模版的格式 

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

template<class T>
class AA
{
public:
	AA(T a1, T a2)
		:_a1(a1),_a2(a2)
	{
		;
	}
	T Add();
private:
	T _a1;
	T _a2;
};

• 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。

模版的声明和定义不能放在不同的文件里，应该统一放在头文件里最合适。 

 

3.2. 类模版的实例化 

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。所以利用类模版创建对象时必须要对类模版先显式实例化。 

void Test()
{
	//创建对象时必须要先实例化
	AA<int> p1(1,2);
	AA<double> p2(1.1,2.2);
}

注意：AA类名AA<double>才是类型