目录

1. 泛型编程

2. 函数模板

2.1 函数模板概念

2.2函数模板格式

2.3 函数模板的原理

2.4 函数模板的实例化

2.5 模板参数的匹配原则

3. 类模板

3.1 类模板的定义格式

3.2 类模板的实例化

4.练习题

1. 泛型编程

如何实现一个通用的交换函数呢？

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. 重载的函数仅仅只是类型不同，代码的复用率比较低，只要有新类型出现时，就需要增加对应的函数 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 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？   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 ( 生成具体类型的代码） ，那将会节省许多头发。巧的是前人早已将树栽好，我们只需在此乘凉。 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。

2. 函数模板

2.1 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。

2.2函数模板格式

template 返回值类型 函数名 ( 参数列表 ){}

templatevoid Swap(T& left, T& right) {T temp = left;left = right;right = temp;}

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)

2.3 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

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。

2.4 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

templatevoid Swap(T& left, T& right) {T temp = left;left = right;right = temp;}template 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;Add(a1, a2);Add(d1, d2);/*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

 int main(void){int a = 10;double b = 20.0;// 显式实例化Add(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。

2.5 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 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(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}

3. 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

3. 类模板

3.1 类模板的定义格式

templateclass 类模板名{// 类内成员定义};

 // 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templateclass 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namespace zj{templateclass vector{public:vector():_a(nullptr), _size(0), _capacity(0){}// 拷贝构造和operator= 这里涉及深浅拷贝问题，还挺复杂，后面具体再讲~vector(){delete[] _a;_a = nullptr;_size = _capacity = 0;}void push_back(const T& x){if (_size == _capacity){int newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;T* tmp = new T[newcapacity];if (_a){memcpy(tmp, _a, sizeof(T)*_size);delete[] _a;}_a = tmp;_capacity = newcapacity;}_a[_size] = x;++_size;}// 读+写T& operator[](size_t pos);size_t size();private:T* _a;size_t _size;size_t _capacity;};// 模板不支持分离编译，也就是声明在.h ,定义在.cpp，原因后面再讲// 建议就是定义在一个文件 xxx.h  xxx.hpp// 在类外面定义templateT& vector::operator[](size_t pos){assert(pos < _size);return _a[pos];}templatesize_t vector::size(){return _size;}}int main(){zj::vector v1;// intv1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);// v1.operator[](3);//cout << v1[3] << endl;//cout << v1[5] << endl;for (size_t i = 0; i < v1.size(); ++i){v1[i] *= 2;}cout << endl;for (size_t i = 0; i < v1.size(); ++i){cout << v1[i] << " ";}cout << endl;zj::vector v2;   // doublev2.push_back(1.1);v2.push_back(2.2);v2.push_back(3.3);v2.push_back(4.4);for (size_t i = 0; i < v2.size(); ++i){cout << v2[i] << " ";}cout << endl;return 0;}

3.2 类模板的实例化

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 。

// Vector类名，Vector才是类型Vector s1;Vector s2;

4.练习题

三国人物百科