🌈函数复用的两种不恰当方式

☀️1.函数重载

以Swap函数为例，有多少种参数类型组合，就要重载多少个函数：

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;
}
......

🎈缺陷：

1. 不仅函数的参数类型要换，还要把内部语句的类型换掉
2. 代码的可维护性比较低， 一旦最初的函数错误，后面的所有函数都要跟着改

☀️2.typedef

将某个类型typedef成自定义的名字，后序写数据类型时都用这个自定义名称，也可以轻松实现类型的变动:

🎈缺陷：

这种方法使得同一个类内部的对象固定了，无法实现多次调用同一个类让其内部存储不同类型。比如我需要两个分别以int和double为类型的Stack，就无法用typedef实现了：

🌈更优的方法：模版

☀️1.原理：

只创造一个模具，使用的时候注入具体的类型：

☀️2.概念：

1. 简而言之，就是通过给一个模具（模版）中填充不同材料(数据类型)，来获得不同材料的铸件(即生成具体类型的代码）。
2. 模版分为函数模版和类模版，来复用函数和类。
3. 用具体的类型产生出具体函数或类的过程，称作实例化。
4. 模板是一个蓝图，它本身并不是具体函数或类，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

🌈函数模版

☀️1.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.格式

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

🎈注意：

（1）typename可以换成class；
（2）如果函数中多个参数有多个类型，在template<>里面，有几个不同的类型，就定义几个模版参数；
（3）typename后面的名字可以自定义。
例如：template<typename a , typename b>
表示函数参数中涉及到的数据类型一共两种，为a和b。
（4）如果函数的多个参数是相同类型的，也可以template多个类型，只是最终推演出来的是相同类型，例如func（1,2）和func（1.1，2.2）推演出的X和Y是相同的类型：

（5）被不同数据类型实例化出来的函数，不是相同的函数。

🎈以Swap函数为例，写Swap函数模版

template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{
 T temp = left;
 left = right;
 right = temp;
}

☀️4.函数实例化

🎈（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

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;
 Add(a1, a2);
 Add(d1, d2);
 return 0;
}

注意：当把下面的语句放进main函数中，无法编译通过：

 Add(a1, d1);

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。在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作。

解决方法：将一个参数强制转化

 Add(a, (int)d);// Add((double)a, d);

🎈（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;
}

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。

🌟显式实例化真正使用场景

有些函数无法去推导类型，比如无参数，或者有参数但不涉及模版参数，但函数内部需要用到模版参数：

无参函数：

参数列表不涉及模版参数：

此时只能显式实例化调用（实例化调用的是T* f(int n），因为有参数10）：

☀️5. 模板参数的匹配原则

如果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。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。（优先使用现成且十分匹配的，不十分匹配就只能自己动手做一个了）

// 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
}

🌈类模板

☀️1.格式

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

🎈以动态顺序表vector为例，写vector类模版

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：

1. 模版中函数的声明与定义分离时，声明和定义不可以分文件，只能放在同一文件中。
2. 模板中函数放在类外进行定义时，需要在函数名前加模板参数列表。例如类外定义vector的析构函数：

template <class T>
Vector<T>::~Vector()
{
 if(_pData)
 delete[] _pData;
 _size = _capacity = 0;
}

☀️2.实例化

类模版只能显式实例化：

Vector<int> s1;
Vector<double> s2;

☀️3.实例化后的类，类名和类型名是什么？

1. 普通类，类名即类型名；但类模版实例化的类，类名<数据类型>才是整个类的类型，显式实例化的类型不同，就是不同的类。
2. 注意，此时类的构造函数仍然是不加<数据类型>，因为构造函数名和类名相同，类名不一定是类型名。析构、拷贝构造函数同理。