【C++模板】

前言

模板是C++中泛型编程的基础，一个模板就是一个创建类和函数的蓝图或公式。

1.定义模板

假定我们希望编写一个函数来比较两个值，并指出第一个值是小于，等于还是大于第二个值。我们可以写多个函数重载去比较不同类型的两个值。不仅麻烦繁琐，而且还要考虑所有类型。

2.函数模板

2.1定义

我们可以定义一个通用的函数模板，而不是为每个类型都定义一个新函数。一个模板就是一个公式，可用来生成针对特定类型的函数版本，例如上文的比较两个值。

//如果两个值相等，返回0，如果v1小返回-1，如果v2小返回1
template <typename T>
int compare(const T& v1, const T& v2)
{
	if (v1 < v2) return -1;
	if (v1 > v2) return 1;
	return 0;
}

模块定义以关键字template开始，后跟一个模块参数列表，用逗号分隔的一个或多个模块参数的列表，用<,>包围起来。

2.2实例化函数模板

用不同的类型，使用函数模板，就叫做模板参数实例化。模板参数实例化分为隐式实例化和显示实例化。
(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

template<class T>
T Add(const T & a, const T& b)
{
	return a + b;
}
int main()
{
	int x = 0;
	int y = 1;
	double c = 1.2;
	double d = 2.1;
	Add(x, y);
	Add(c, d);
	Add(x, (int)d);
	//有问题，因为模板参数列表只有一个T，无法判断是int 还是 double 
	//所以此时选择强转或者显示类型转换
	return 0;

(2).显示实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

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

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。

2.3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模板函数同时存在，而且该函数还可以被实例化成这个非模板函数。

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。
(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

类模板是用来生成类的蓝图的，与函数模板不同的是，编译器不能为类模板推断类模板的参数类型。

template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
	// 类内成员定义
};
#include<iostream>
using namespace std;
// 类模版
template<typename T>
class Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity = 4)
	{
		_array = new T[capacity];
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	void Push(const T& data);
private:
	T* _array;
	size_t _capacity;
	size_t _size;
};
template<class T>
void Stack<T>::Push(const T& data)

3.1类模板实例化

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。

Stack<int> st1; // int
Stack<double> st2; // double