【C++】模板

泛型编程

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

void Swap(int& left, int& right)
{
    int tmp = left;
    left = right;
    right = tmp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{
    double tmp = left;
    left = right;
    right = tmp;
}

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。

函数模板

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。

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 tmp = left;
    left = right;
    right = tmp;
}

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

template<class T> 
template<typename T>
//class 和 typename 相同
//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)

函数模板的原理

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。

模板参数的匹配原则

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

int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}

template<class T>
T Add(T left, T right)
{
	return left + right;
}

int main()
{
	Add(1, 2); //会调用 int Add(int left, int right)

	Add<int>(1, 2); //int Add(int left, int right)
	
	return 0;
}

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

int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}

template<class T>
T Add(T left, T right)
{
	return left + right;
}

int main()
{
	Add(1, 2); //会调用 int Add(int left, int right)
    
	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

	return 0;
}

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

类模板

类模板的定义格式

template<class T>
class Stack
{
public:
	Stack(int capacity = 4)
		:_a(new T[capacity])
	{
		_top = 0;
		_capacity = capacity;
	}

	~Stack()
	{
		delete[] _a;
		_top = _capacity = 0;
	}
private:
	T* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};

int main()
{
	Stack<int> st1;
	Stack<double> st2;
	return 0;
}

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;