C++ 模板与泛型编程简述

目录

1、什么是模板和泛型编程

2、定义及使用模板

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1、什么是模板和泛型编程

什么是模板？什么是泛型编程？模板的概念与泛型编程是相辅相成的。想象一个场景：我们需要比较两个整数或两个字符串的大小，假如你还不知道模板的概念，那大可能会写出两个类似的函数来解决这个问题，就像下面这样：

// 对比两个整数的大小
int compare_int(int v1, int v2) { 
    if(v1 < v2)  return -1; 
    else if(v1 > v2) return 1; 
    else return 0;
}
// 对比两个字符串的大小（按字典序比较）
int compare_str(string s1, string s2) { 
    if(v1 < v2)  return -1; 
    else if(v1 > v2) return 1; 
    else return 0;
}

仔细品味这两个函数，其实两者现原理一摸一样，既然能用同样的方法实现，为何还要写两个函数呢？有没有通用的方法是用一个函数来解决呢？有的有的，函数模板就是干这种活儿的，干这活的过程就是泛型编程，这里“泛型”的意思就是“通用”的意思。除了函数模板外，还有类模板等。

2、定义及使用模板

以函数模板为例，上一节问题写成模板的形式就是下面这样：

template <typename T>
int compare(const T &v1, const T &v2){ 
    if(v1 < v2)  return -1; 
    else if(v1 > v2) return 1; 
    else return 0;
}

模板定义以关键字 template 开头，后跟一个模板参数列表，这是一个逗号分隔开的一个或多个模板参数。在模板定义过程中我们将模板参数 T （习惯用T，也可以用其他任意合法名字表示）当作替身，代替使用模板时用户提供的类型或值。

模板类型参数可以使用关键字 class 或 typename ，在模板参数列表中这两个关键字含义相同，可以互换调用，一个模板参数列表中可以同时使用这两个关键字。（为什么有两个呢？typename 是后来引入的，看起来会比 class 直观些）

template <typename T, class U> calc(const T&, const U&);

模板的实例化及编译过程解释：

如上述 compare 函数模板，我们用 T 表示一个类型，在编译时编译器会根据函数具体的实参来自动推断模板实参类型。

另外在编译过程中，为了生成一个实例化版本，编译器需要掌握函数模板或类模板成员函数的定义，因此与非模板代码不同，函数模板和类模板成员函数的定义通常放在头文件中。（非模板函数一般是把声明放在头文件中，具体的定义放在源文件中）