目录
前言：
在C语言中是不支持泛型编程的，C++就支持泛型编程。什么是泛型编程？首先回忆一下函数重载：在C语言中是不允许函数重载的，C++中是可以的，C++可以根据参数类型不同，来转汇编成不同的函数名，因此就构成了重载。但是函数重载是存在弊端的，比如同样的代码语句逻辑一模一样，只有函数参数的类型和函数体中的类型不一样。并且代码的复用率比较低，有新类型出现的时候就要重写一个函数，可维护性比较低，一个出错可能所有的重载都会出错。逻辑都是一样，只是数据类型不一样，因此，C++便引入了模板，模板是C++的一大特色，在实际运用中才能体会到它的妙处。那么先思考一个问题，在交换函数中，如何实现对所有的数据类型进行交换？其实就像是模具一样，只要设计好了第一个形状，接下来想要多少个都可以直接用这个模具进行复制就可以了。所以，泛型编程就是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。
一、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){}前言说的交换函数：
template<typename T1>
void swap(T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}注意：typename只是用来定义模板参数的关键字，也可以用class，这里不能用struct代替class。
1.函数模板的原理：
大家都知道，瓦特改良蒸汽机，人类开始了工业革命，解放了生产力。机器生产淘汰掉了很多手工产品。本质是什么，重复的工作交给了机器去完成。有人给出了论调：懒人创造世界。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。
2.函数模板的实例化
2.1.隐式实例化
让编译器根据是实参推演模板参数的实际类型
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);
Add(a1, d1);
该语句不能通过编译，因为在编译期间，当编译器看到该实例化时，需要推演其实参类型
通过实参a1将T推演为int，通过实参d1将T推演为double类型，但模板参数列表中只有一个T，
编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错
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
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(a, (int)d);
return 0;
}2.2.显示实例化
在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
int main(void)
{
int a = 10;
double b = 20.0;
// 显式实例化
Add<int>(a, b);
return 0;
}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。
2.3.模板参数匹配原则
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
}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
}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。
二、类模板
格式：
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
类内成员定义
};动态顺序表
注意：Vector不是具体的类，是编译器根据被实例化的类型生成具体类的模具
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;
};
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;
}1.类模板的实例化
Vector是类名，Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;三、非类型模板参数
模板参数分为 类型形参与非类型形参
类型形参：在class/typename 之后的参数类型名称
T:类型模板参数，是一个类型
template<class T>
class A
{};非类型形参：用一个常量作为类/函数模板的一个参数，在类/函数模板中将该参数当成常量来使用。
T:模板类型参数，是一个类型
N:非类型模板参数，是一个常量
template<class T, size_t N = 10> class A;
template<class T, size_t N> class A;不推荐使用，容易导致栈溢出，栈是非常小的现在实现了一个静态栈，可以存10个数据，实例化的每个对象都可以存10个数据
如果我想要第一个对象st1存100个数据，第二个对象存200个数据，这种结构就非常不好
#define N 10
template<class T> 静态栈
class Stack {
private:
T _a[N];
size_t _top;
};
void test()
{
Stack<int> st1; // 10
Stack<int> st2; // 10
}
修改如下：
定义非类型模板参数(常量)：
template<class T, size_t N = 10>//N = 10 一个缺省值
class Stack {
private:
T _a[N];
size_t _top;
};
void test()
{
Stack<int, 100> st1; // 100
Stack<int, 200> st2; // 200
/* error! 必须要用常量
int n;
cin >> n;
Stack<int, n> st3;
*/
}double ,自定义类型，浮点型，字符串，.....，不能做非类型模板参数，基本上可以的都是整型，int short char long。必须在编译时就能确认结果。
四、模板的特化
-----------------------------模板的特化--------------------------
template<class T>
bool IsEqual(T& left, T& right)
{
return left == right;
}
特化 （针对某些类型的特殊化处理）
template<>类型写在函数名后面或者类名后面
bool IsEqual<char*>(char*& left, char*& right)
{
return strcmp(left, right) == 0;
}
原模板
template<class T1,class T2>
class Date
{
public:
Date() { cout << "原模板类Date<T1, T2>" << endl; }
private:
T1 _d1;
T2 _d2;
};
全特化
template<>
class Date<int, char>
{
public:
Date() { cout << "全特化：Date<int, char>" << endl; }
private:
};
偏特化, 可以是特化部分参数，或者对参数的进一步限制
template<class T1>
class Date<int, T1>
{
public:
Date() { cout << "偏特化：Date<T1, T2>" << endl; }
private:
};五、模板的分离编译
.h文件下
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
void F1();
//template<class T>
//void F2(const T& x);
//
template<class T>
void F2(const T& x)
{
cout << " F2(const T& x)" << endl;
}
.cpp文件下
#include"Func.h"
void F1()
{
cout << " F1()" << endl;
}
template<class T>
void F2(const T& x)
{
cout << " F2(const T& x)" << endl;
}
template<>
void F2<int>(const int& x);
template<>
void F2<double>(const double& x);项目工程中一般将函数或者类的声明放到.h 函数或者类的定义放到.cpp
方便查看和维护
模板不能分离编译
Func.h Func.cpp Test.cpp
1.预处理 展开头文件/宏替换/条件编译/去注释
Func.i Test.i
2.编译 检查语法，生成汇编代码
Func.s Test.s
3.汇编 将汇编代码转成二进制的机器码
Func.o Test.o
4.链接 将目标文件合在一起
a.out
编译时有F1和F2函数声明，编译过了，链接时要去Func.o中找F1和F2的地址，F2找不到
兵不识将，将不识兵
解决，显示实例化
总结：
优点：
1、模板复用了代码，节省资源，更快的迭代开发
2、增强了代码的灵活性。
缺点：
1、会导致代码膨胀，也会导致编译时间变长
2、出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误。
扫一扫
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
