现在我们学习C++模版的基本知识，为以后学习STL打下一个坚实的基础
目录
一、泛型编程
二、模版
2.1 函数模版
2.1.1 函数模版的概念
2.1.2 函数模板的使用
2.1.3 函数模板的原理
2.1.4 函数模板的实例化
2.1.5 模板参数的匹配原则
2.2 类模版
2.2.1 类模版的使用
2.2.2 类模板的实例化
一、泛型编程
我们看到下面这个例子：
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;
}
int main()
{
int a1 = 9, a2 = 4;
double b1 = 4.1, b2 = 5.7;
char c1 = 'f', c2 = 'w';
Swap(a1, a2);
Swap(b1, b2);
Swap(c1, c2);
return 0;
}我们想要调用一个Swap函数来进行两个变量之间的交换，由于变量的类型有很多种，我们需要写很多个形参不同的Swap函数来构成重载。
使用函数重载虽然可以实现，但是有以下几个不好的地方：
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，可是代码内容完全一样，容易造成冗余。
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？
答案是肯定的，在这里我们就要接触到泛型编程的基础：模版
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。
二、模版
在C++中我们可以使用模版来将功能相同传参不同的函数或者类合并成为一个整体
这就将模版分成了两大类：函数模版和类模版
2.1 函数模版
2.1.1 函数模版的概念
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
2.1.2 函数模板的使用
函数模板的使用格式为：
template<typename T1,typename T2,...,typename Tn>
返回值类型 函数名(参数列表)
{
}
或者
template<class T1,class T2,...,class Tn>
返回值类型 函数名(参数列表)
{
}
我们来对上面的Swap函数进行模版设计：
template<class T>
void Swap(T &x, T &y)
{
T temp = x;
x = y;
y = temp;
}注意：
> 其中T（也可以用任何字符来表示，这里使用T只是演示）表示一种未知类型，它会根据传入形参具体的类型来实例化函数模版
> class是用来定义模板参数关键字，也可以使用typename(切记：不能使用struct代替class)
我们来看一下运行效果：
可以看到该模版很好的完成了数值的交换
2.1.3 函数模板的原理
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和char类型也是如此。
为了证明该过程，我们跳到反汇编来看看：
可以看到我们三次调用Swap函数时，每次调用时call的函数地址是不一样的，这就说明了编译器至少帮我们生成了三份形参不一样的Swap函数：
所以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。模板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器。
2.1.4 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
隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型
例如当我们传入两个相同类型的实参时，编译器会自动根据两个实参的类型进行实例化：
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int a1 = 10, a2 = 20;
double d1 = 10.1, d2 = 20.8;
Add(a1, a2);
Add(d1, d2);
return 0;
}当我们传入两个相同类型不相同的实参时，编译器会因为两个实参的类型不同无法进行实例化：
这是因为在模版中两个传入的实参都为T类型，即同种类型，而现在两个实参的类型不同会导致编译器报错，所以我们需要对其中一个实参进行强制类型转换：
这样就可以通过编译了
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：
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int a1 = 10;
double d1 = 10.1;
cout << Add<int>(a1, d1) << endl;//在Add后面加上<int>表示该模版被实例化为int类型
cout << Add<double>(a1, d1) << endl;//在double后面加上<int>表示该模版被实例化为double类型
return 0;
}如果传入实参类型与<>中模版参数实际类型不匹配，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，例如：在Add<int>(a1, d1)中d1会被隐式类型转换为int类型
2.1.5 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
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 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
}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
2.2 类模版
2.2.1 类模版的使用
类模板的定义格式为：
template<class T1,class T2,...,class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
或者：
template<typename T1,typename T2,...,typename Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
下面我们使用模版定义一个栈：
template<class T>
class Stack
{
public:
Stack(int capactive = 4)
:
_capactive(capactive),
_top(0)
{
_a = new T[_capactive];
}
~Stack()
{
delete[] _a;
_capactive = _top = 0;
}
private:
T* _a;
int _capactive;
int _top;
};
2.2.2 类模板的实例化
类模板实例化与函数模板实例化不同，类模板实例化必须在类模板名字后跟<>（因为声明类时编译器无法确定变量类型），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
例如：
int main()
{
Stack<int> S1;
Stack<double> S2;
return 0;
}这样子我们就可以构建两个存储数据不一的栈了
本期的博客就到这里了，下期见~
