P. S.：以下代码均在VS2022环境下测试，不代表所有编译器均可通过。 P. S.：测试代码均未展示头文件stdio.h的声明，使用时请自行添加。
  

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1、概念

  模板的概念是指在编译器中实现泛型编程，其目的是给予编译器一个模板，让其生成目标所需函数。

  例如，在日常代码中，如果需要交换不同类型的数据（例如 int char double），我们需要写三个交换函数，如下所示：

void Swap(int& a, int& b)
{
	int tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}

void Swap(char& a, char& b)
{
	char tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}

void Swap(double& a, double& b)
{
	double tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}

  此种写法十分繁琐，将相同率较高的代码重复书写，影响效率，故C++开辟了一个新赛道，将繁琐的工作交给编译器，使用者只需提供模板即可。

  模板的书写格式如下：

  因此，对于交换类型的函数，我们可以直接书写一个模板，让编译器自动生成其所需函数，例如：

template <class T>
void Swap(T& a, T& b)
{
	T tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}

  注意，此处的class 与 typename效果一样，在初学模板期间可不做区分。

2、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。

2.1 隐式实例化

  让编译器根据实参推演模板参数的实际类型，例如实现一个两数相加的函数模板，如下所示：

template <class T>
T add(const T& a, const T& b)
{
	return a + b;
}

  此时当我们传入参数为整形时，编译器会自动根据所传类型进行实例化，此时就叫做隐式实例化。

  但当我们所传类型为一个int 一个double时，就会发生报错，如下所示：

  当发生此种情况时，我们有两种方法：

1. 用户自己进行强制类型转换，例如：

	cout << add(a, (int)c) << endl;
	cout << add((double)a, c) << endl;

2.使用显式实例化：如下一小标题内容所示。

2.2 显式实例化：

  在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
  例如上文中当传送一个int和一个double的情形，我们可以如下方式书写进行参数类型的指定：

	cout << add<int>(a, c) << endl;
	cout << add<double>(a, c) << endl;

  如果此时类型不匹配，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。

3、模板参数的匹配原则：

  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，例如：

// 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
}

  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，且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。

  简而言之就是在同时存在同名的非模板函数和模板函数时，如果实现的目的相同，那么编译器将会自动选择匹配率更高的进行使用。

4、类模板

  

4.1 类模板的定义格式：

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

例如：

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;
};

  类模板的目的旨在可以通过此类模板来应对不同类型数据的需求，例如顺序表，使用者可以使用类模板来分别创建不同数据类型的顺序表。

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

  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，并且不建议声明和定义分离，可能会造成链接过程中不必要的麻烦。

4.2 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<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;

5、结语

  十分感谢您观看我的原创文章。
  本文主要用于个人学习和知识分享，学习路漫漫，如有错误，感谢指正。
  如需引用，注明地址。