Lesson06（初阶）---模板初阶-优快云博客

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1. 泛型编程
2. 函数模板
3. 类模板

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;
}


......

可以发现这些代码都过于冗余大部分都重复，有没有什么办法给这么多代码简化一下呢

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？

如果在 C++ 中，也能够存在这样一个模具，通过给这个模具中 填充不同材料 ( 类型 ) ，来 获得不同材料的铸件

( 即生成具体类型的代码） ，那将会节省许多头发。巧的是前人早已将树栽好，我们只需在此乘凉。

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。

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

2.2 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 ){}

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

有了他上面冗余的函数就可以退出历史的舞台了

模板它会自己去调用相应的函数

这种只需要改变一个变量类型的函数，逻辑如果都差不多就可以使用模板来做

底层函数由编译器生成，模板需要生成什么编译器就对函数进行实例化

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) ，现阶段class和typename目前是等价的

2.3 函数模板的原理

那么如何解决上面的问题呢？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

2.4 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

这里x和y俩个都是整形的是可以运行的

这里俩个都是浮点型的这俩个也都是可以的

第一种方法就是：强转

这里转成不同的类型结果不同，这里会出项精度丢失

第二种就是显示实例化

但是这俩种方式就不行都存在数据丢失的问题比较鸡肋

最好用的应该是这样写，用auto来当返回值

template<class T1,class T2>
auto  Add(const T1& x, const T2& y)
{
    return x + y;
}
int main()
{
    
    int x = 3;
    double y = 4.6;

    cout << Add(x, y) << endl;
    return 0;
}

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

// 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
}

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

这里可以理解为有现成的函数就用现成的函数，没有现成的函数在去通过模板来实例化

3. 类模板

下面这里是一个栈

typedef int DataType;
struct Stack
{
	void Init(size_t capacity)
	{
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
		if (nullptr == _array)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	void Push(const DataType& data)
	{
		// 扩容
		_array[_size] = data;
		++_size;
	}
	DataType Top()
	{
		return _array[_size - 1];
	}
	void Destroy()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
	DataType* _array;
	size_t _capacity;
	size_t _size;
};

这个栈我想存int 这里typedef就是int 想double就double，但是这里会出现一个问题，没有办法同时存int 和double

这里的栈的逻辑和上面的函数一样，逻辑都一样就只是数据类型不一样

会用模板以后就可以和typedef说再见了

template<class T>

class Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity=4)
	{
		_array = (T*)malloc(sizeof(T) * capacity);
		if (nullptr == _array)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	void Push(const T& data)
	{
		
		_array[_size] = data;
		++_size;
	}
	T Top()
	{
		return _array[_size - 1];
	}
	void Destroy()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
private:
	T* _array;
	size_t _capacity;
	size_t _size;
};

int main()
{
	Stack<int> st1;
	Stack<double>st2;
	

	return 0;
}

这里模板必须显示实例化，模板不建议声明和定义分离，就是分为俩个文件，会出现链接错误