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前言
在C++ 编程中，模板是一项极为强大的特性，它支持泛型编程，让我们能够编写出与类型无关的通用代码，极大地提高了代码的复用性。今天，就带大家深入了解C++ 模板初阶的相关知识。
一、泛型编程
要点
泛型编程旨在编写与类型无关的通用代码。以交换函数为例，传统方式针对不同类型需分别定义函数，如 void Swap(int& left, int& right) 、 void Swap(double& left, double& right) 等。但这样代码冗余，可维护性差，新类型出现时需新增对应函数。
易错点
过度依赖函数重载实现不同类型操作，未意识到代码复用性低和维护困难的问题。
代码示例
cpp
// 传统针对int类型的交换函数
void Swap(int& left, int& right) {
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
// 传统针对double类型的交换函数
void Swap(double& left, double& right) {
double temp = left;
left = right;
right = temp;
}二、函数模板
2.1 函数模板概念
要点
函数模板代表一个函数家族，它本身不是函数，而是编译器用来生成特定具体类型函数的模具，与类型无关，使用时根据实参类型实例化出对应版本。
易错点
误认为函数模板就是实际可调用函数，忽视其需实例化的过程。
2.2 函数模板格式
要点
格式为 template<typename T1, typename T2, ……, typename Tn> ，返回值类型 函数名(参数列表) {} 。其中 typename 是定义模板参数关键字，也可用 class ，但不能用 struct 替代 class 。
易错点
错误使用 struct 替代 class 定义模板参数；忘记写 template 关键字。
代码示例
cpp
template<typename T>
void Swap(T& left, T& right) {
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}2.3 函数模板的原理
要点
编译器根据传入实参类型推演生成对应类型函数。如用 double 类型调用 Swap 函数模板，编译器确定 T 为 double ，生成处理 double 类型的 Swap 函数代码。
易错点
不理解编译器推演过程，在类型不匹配时不知问题所在。
2.4 函数模板的实例化
要点
- 隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数实际类型。但当实参类型不同且模板参数列表中只有一个模板参数时，编译器无法确定模板参数类型会报错 。
- 显式实例化：在函数名后的 <> 中指定模板参数实际类型，若类型不匹配，编译器尝试隐式类型转换，转换失败则报错。
易错点
隐式实例化时，对不同类型实参调用函数模板，未考虑编译器类型推演限制；显式实例化时，写错指定类型。
代码示例
cpp
template<typename 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;
// 隐式实例化
Add(a1, a2);
Add(d1, d2);
// 以下代码会报错，编译器无法确定T类型
// Add(a1, d1);
// 显式实例化
Add<int>(a1, d1);
return 0;
}2.5 模板参数的匹配原则
要点
- 一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在，函数模板还可被实例化为这个非模板函数。
- 对于非模板函数和同名函数模板，其他条件相同，调用时优先调用非模板函数，若模板能生成更匹配函数，则选择模板。
- 模板函数不允许自动类型转换，普通函数可进行自动类型转换。
易错点
混淆模板函数和非模板函数调用优先级，在模板函数中期望自动类型转换。
代码示例
cpp
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right) {
return left + right;
}
// 通用加法函数模板
template<typename 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
}三、类模板
3.1 类模板的定义格式
要点
格式为 template<class T1, class T2, ……, class Tn> ，class 类模板名 { // 类内成员定义 } 。类模板中函数在类外定义时，需加模板参数列表。
易错点
类外定义函数忘记加模板参数列表；定义类模板时语法错误。
代码示例
cpp
// 动态顺序表类模板
template<typename T>
class Vector {
public:
Vector(size_t capacity = 10)
: _pData(new T[capacity])
, _size(0)
, _capacity(capacity) {}
~Vector();
void PushBack(const T& data);
void PopBack();
size_t Size() { return _size; }
T& operator[](size_t pos);
private:
T* _pData;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
// 类模板中函数在类外定义，需加模板参数列表
template<typename T>
Vector<T>::~Vector() {
if (_pData) {
delete[] _pData;
}
_size = _capacity = 0;
}3.2 类模板的实例化
要点
类模板实例化需在类模板名字后跟 <> ，将实例化类型放在 <> 中，类模板名不是真正类，实例化结果才是真正的类。
易错点
忘记在类模板名后加 <> 进行实例化；实例化时写错类型。
代码示例
cpp
// Vector类名，Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;总结
C++ 模板初阶知识涵盖泛型编程思想，函数模板和类模板的定义、原理、实例化及相关规则。掌握这些内容，能编写出更具通用性和可维护性的代码。但在实践中，要特别注意上述提到的易错点，多写代码练习，加深对模板的理解与运用。
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