模板初阶理解

1. 泛型编程

如何实现一个通用的交换函数呢？

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 ;

}

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

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？

2. 函数模板

2.1 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。

2.1 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 ){}

template < typename T >

void Swap ( T & left , T & right )

{

T temp = left ;

left = right ;

right = temp ;

}

注意： 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)

2.3 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。

2.4 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 。

1. 隐式实例化：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：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。

2.5 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

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

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

3. 类模板

3.1 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

};

// 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 ;

}

3.2 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

// Vector 类名， Vector<int> 才是类型

Vector < int > s1 ;

Vector < double > s2 ;