模板

在三大件——office中，经常有样式这个词出现；C++中的模板其实和它差不多。

学习C语言的时候，我们经常要写一个函数叫做Swap，但是由于经常要指定参数的类型，所以可能不止要写一种。

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;
 }
 
......

那么有没有一个方法来实现通用的函数呢？这就是模板出现的作用所在。

在将模板之前，先介绍一下泛型：

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。

格式

template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型 函数名(参数列表)
{
    
    }

注意：这里的typename也可以换成class。它们指的都是用来定义模板参数的关键字。

举个例子。

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

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。

注意，当模板中使用不同参数调用函数时，它们并不是调用的同一个函数，而是编译器基于模板创造出来的不同参数的函数。如下图所示即可理解：

函数模板的实例化

模板实际上跟类一样，只是一个范式，一个泛型，真正要使用还得将其实例化。

用不同类型的参数使用函数模板时，称为实例化。

实例化又分为隐式实例化和显式实例化

隐式实例化

让编译器根据实参自己推演模板参数的实际类型。

但是，如果用户只设定了一个T，但是却使用了两种不同的参数，编译器就会无法识别。如下：

template<class 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;
    Add(a1, a2);
    Add(d1, d2);
    
    /*
     该语句不能通过编译，因为在编译期间，当编译器看到该实例化时，需要推演其实参类型
     通过实参a1将T推演为int，通过实参d1将T推演为double类型，但模板参数列表中只有一个T，
     编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错
    注意：在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作，因为一旦转化出问题，编译器就需要背黑锅
     Add(a1, d1);
    */
    
    // 此时有两种处理方式：1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化
    Add(a, (int)d);
    return 0;
}

遇到这种情况，用户可以自己进行强制类型转换，这里不做过多说明；也可以使用下面的显式实例化。

显式实例化

 int main(void)
 {
    
    
 	int a = 10;
 	double b = 20.0;
 	// 显式实例化
	Add<int>(a, b);
 	return 0;
 }

格式就是 函数名<指定类型>( )

模板参数的匹配原则

1.非模板的函数（也就是普通的函数）和同名的模板函数可以同时存在，并且如果使用模板函数，可以将其实例化为这个普通的函数。

// 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，实际上就是加法函数
 }

2.如果其他条件都相同，在调用函数的时候会先调用普通的函数；但是如果模板可以产生一个匹配度更高的函数，就会选择模板。

3.模板函数不允许自动类型转换，但普通函数可以。

类模板

类模板和函数模板差不多，就是将类模板化了。

格式

template<class T1, class T2, ..., class Tn> 
class 类模板名
{
    
    
 // 类内成员定义
};  

类模板的实例化

类模板实例化与函数模板实例化有些许不同：前者需要在模板名字后跟一个<实例化类型>。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;