前言

本文主要围c++中的模板进行介绍。模板是c++中一个比较重要的概念，由于模板的存在，c++才能进行泛型编程。模板的存在大大增加了代码的复用性，提升了实际开发效率。

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1.模板概念

我们先来看这样一个问题，如何实现一个通用的加法函数呢？没学模板之前，我们知道c++支持函数重载，于是很快写下了这样了代码。

int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
double Add(double a, double b)
{
	return a + b;
}
float Add( float a, float b)
{
	return a + b;
}

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(即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。为了增强代码的复用性，C++中出现了模板，引入了泛型编程的概念。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。

模板大致分为两种：函数模板与类模板。使用template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>表示模板参数列表，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.函数模板

1.示例用法

以刚才Add函数为例进行模板函数的演示。

使用template关键字定义模板参数列表，<>中的为模板类型参数 名字可以由自己随便起 但是名字前必须加class 或者typename,以上述代码为例模板参数命名为T，当然也可以指定多个模板参数用逗号分隔即可。有了这个模板参数，不管是double类型还是int类型的数据都可以进行处理，大大增加了代码的复用性。

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1. 注意事项

如果想实现模板函数，函数体必须紧跟着模板参数列表。

图中代码Add和模板参数列表之间隔了一个add函数，编译器就无法识别T.

定义好了模板参数列表一次只能给一个函数使用

像是这样的代码的就会报错，编译器也不认Swap中的T。

2.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int类型也是如此

当我们如图所示调用的时候，就会出现问题。因为编译器无法推演确定这个模板参数T是double还是int，就会出现问题。这点和auto有点像，如果Add函数中其中一个形参是另一种模板参数的话，就不会报错。编译器会前前者推演成 整型 后者推演成 浮点型。

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3.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。

隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型

如图就是隐式调用模板函数。

显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

之前我们进行Add(1，2.1）这样的调用的时候编译器会报错。我们可以自己来强制转化数据类型，还可以使用显式实例化。这样就能确定改调用哪个实例化函数了。

4.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

当上述两个函数同时存在的时候，如果进行Add(1,2)调用默认情况下编译器会调用现成的 int Add(int a,int b)，因为这个时候有现成符合实参类型的函数可供调用，不用再去实例化函数模板了。当显示调用指定好参数类型时，调用的就是函数模板了。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

这个时候毫无疑问调用的是int Add(int a,int b)，普通函数支持参数类型自动转换。

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3.类模板

类模板定义如下：

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

我以Vector为例演示一下，由于库中已经实现了Vector 我这里将其首字母大写用于区分。

template<class T>
class Vector
{ 
public :
 Vector(size_t capacity = 10)
 : _pData(new T[capacity])
 , _size(0)
 , _capacity(capacity)
 {}

 ~Vector();
 
 void PushBack(const T& data);
 void PopBack();
//其他代码................//
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 <class T>
Vector<T>::~Vector()
{
 if(_pData)
 delete[] _pData;
 _size = _capacity = 0;
}

C++中的STL容器都是类模板，这样只用一份代码可以处理不同的数据类型。比如：Vector< int > s1;Vector< double > s2。

要注意一下: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.也就是说类模板只能显示实例化，以刚才的Vector为例，Vector类名，Vector< int >才是类型。类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表

4.总结

本文对模板只是大致介绍下，相当于初步了解模板和泛型编程的概念。关于模板的更高阶的内容后续会进行介绍。以上内容如有问题，欢迎指正！谢谢。