1. 泛型编程

在平常的编写中，对于一个实现固定作用的函数，如交换两变量的值的Swap函数，对于不同类型只能编写相对应的重载函数，即

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;
}

 对于这样的函数重载，有一些不利之处

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

那我们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，而这又与泛型编程有关

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。

而在这之中模板是泛型编程的基础。模板也分为函数模板与类模板  

2. 函数模板

①概念

函数模板是一种创建独立于数据类型的函数的方法，可以使用相同的代码处理不同的数据类型。

 函数模板由一个或多个类型参数组成，其中类型参数使用特殊的语法来声明为“typename”或“class”。在调用函数模板时，可以使用类型参数来指定实际参数类型，从而根据实际参数类型自动推导出函数模板的参数类型。

②使用

其格式举例如下

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

注：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)  

那我们就可以按如下格式来使用它

int main()
{
	double d1 = 2.0;
	double d2 = 5.0;
	Swap(d1, d2);

	int i1 = 10;
	int i2 = 20;
	Swap(i1, i2);

	char a = '0';
	char b = '9';
	Swap(a, b);

	return 0;
}

③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，对于字符类型与int类型也是如此。

④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 = 10.0, d2 = 20.0;
	Add(a1, a2);
	Add(d1, d2);

    // 注意：在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作，因为一旦转化出问题，编译器就需要背黑锅
	Add(a1, d1);

	// 此时有两种处理方式：1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化
	Add(a1, (int)d1);
	return 0;
}

template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}

int main()
{
	int a = 10;
	double b = 20.0;

	// 显式实例化
	Add<int>(a, b);
	return 0;
}

3. 类模板

①格式

其格式如下

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

具体举一个实例有

template<class T>
class Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity = 3);

	void Push(const T& data);

	// 其他方法...

	~Stack()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}

private:
	T* _array;
	int _capacity;
	int _size;
};

template<class T>
Stack<T>::Stack(size_t capacity)
{
	/*_array = (T*)malloc(sizeof(T) * capacity);
	if (NULL == _array)
	{
		perror("malloc申请空间失败!!!");
		return;
	}*/
	_array = new T[capacity];

	_capacity = capacity;
	_size = 0;
}

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

 在这之中我们发现，在实现类的成员函数时，要在前加上template。

②实例化

// Vector类名，Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;