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前言

什么是模板，它说，用一套模式解决一切烦恼，它又说，只要拥有了我，不管你是函数还是类，都可以用一套阵容解决，那是在是太方便了，我们闲话不多说，直接来！

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一、泛型编程

我们先来一个简单的Swap重载的函数，是需要调用不同类型的函数进行交换值的，如下图：

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

我们日常生活中经常用的书本，大家的都各不相同，那怎么办呢，是不是如果现在有个模板就会舒服很多，我照着这个样子进行打印会很舒服，正所谓前人栽树后人乘凉，我们用本贾尼老爷子当初使用的模板，即我们所讲的泛型编程。
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。

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二、函数模板

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、函数模板格式

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

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)

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。

4、函数模板的实例化

函数模板根据调用自己推导模板参数的类型实例化出对应的函数。
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。

我们用下面的例子进行讲解：

我们如果想将两个不同类型的参数传到函数中怎么办，有的人会说那么我们就用两个函数模板，可是一个问题：返回值返回哪个呢？所以最后我们使用模板的两种实例化进行解决，也就是用一个实例化，只需要将实参进行转化即可呀！

（1）隐式实例化

含义：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型。

（2）显式实例化

含义：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型。

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。

我们经常使用的显示实例化模型如下：
有些函数不能自动推，只能显示实例化。

当然了，也可以有多个模板参数，如下所示：

Stack<int,double,char>

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<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
}

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
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
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}

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

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三、类模板

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
};

2、声明定义分离

我们之前在讲述的普通类只需要加一个类域即可将声明和定义分离开，而我们的类模板可以吗，那当然是不可以的，我们来进行讲解一下：


代码如下：

// 类模板
template < class T>
class Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity = 3);
	void Push(const T & data);
	~Stack();
	
private:
	T * _array;
	int _capacity;
	int _size;
};


template < class T>
Stack<T>::Stack(size_t capacity)
{
	_array = new T[capacity];
	_capacity = capacity;
	_size = 0;
}

template < class T>
void Stack<T>::Push(const T & data)
{
	_array[_size] = data;
	_size++;
}

template<class T>
Stack<T>::~Stack()
{
	if (_array)
	{
		free(_array);
		_array = nullptr;
		_capacity = 0;
		_size = 0;
	}
}

// 普通类，类名和类型是一样
// 类模板，类名和类型不一样
// 类名：Stack
// 类型：Stack<T>

int main()
{
	Stack<int> s1;    // int
	Stack<double> s2; // double
	Stack<char> s3;   // char
	
	return 0;
}

3、类模板实例化

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。

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