函数模板

泛型编程

泛型编程（Generic Programming）最初提出时的动机很简单直接：发明一种语言机制，能够帮助实现一个通用的标准容器库。所谓通用的标准容器库，就是要能够做到，比如用一个List类存放所有可能类型的对象这样的事；泛型编程让你编写完全一般化并可重复使用的算法，其效率与针对某特定数据类型而设计的算法相同。泛型即是指具有在多种数据类型上皆可操作的含义，与模板有些相似。
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

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;
}

利用C++函数重载的特性可以写一个通用的交换函数，可以交换数据类型不同的数据，但这样代码的复用率比较低，只要有新类型出现时，就需要增加对应的函数，而且极容易出错。所以,c++基于重载这一项机制，实现了模板编程，模板可以针对不同类型，来实现相应的操作。

函数模板概念及原理

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。

用法

template
typename即类型名，也可以用class替代，这里的class指的是类型，不能用struct替换

在这里插入图片描述
可以发现三种类型的数据都被交换了。

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。
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。
通过汇编代码可以看到编译器会通过我们给的不同类型参数的函数，然后在底层生成一个该类型的模板函数，并调用该函数。
在这里插入图片描述

函数模板的实例化

隐式实例化
当我们用不同类型的参数使用函数模板时，就称为函数模板的实例化。

template
T Add(const T& num1, const T& num2)
{return num1 + num2;
}
int main()
{int a1 = 10, a2 = 100;double d1 = 1.1, d2 = 3.14;Add(a1, a2);Add(d1, d2);//编译报错
//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，因为需要通过参数推演出对应类型，但是此时就无法推演出到底是将T推演成double还是将T推演成int
//Add(a1, d1);// 此时有两种处理方式：1. 强制转化 2. 使用显式实例化Add(a, (int)d);return 0;
}

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() {int x = 10;double y = 3.14159;// 显式实例化Add(x, y);  //参数类型不一样，编译器会进行隐式类型转换add(x, y);return 0; }

函数模板的匹配原则

**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
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,调用非模板函数Add(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本，调用模板函数
}

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
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
}

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

用法

template
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};

这里的Vercor不是一个具体的类，他是类模板，通过这个模板来识别参数的类型并生成对应的模板类。所以可以理解为类模板是一个类家族，模板类是通过类模板实例化的具体类，T可以实例化为int也可以实例化为string类。

template
class Vector
{
public :Vector(int capacity = 8): _cur(new T[capacity]), _size(0), _capacity(capacity){}
// 使用析构函数演示：在类中声明，在类外定义。~Vector();void PushBack(const T& data);void PopBack();
private:T* _cur;int _size;int _capacity;
};
// 类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表
template 
Vector::~Vector()
{if(_cur)delete[] _cur;_size = _capacity = 0;
}

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，类模板只能够通过显式实例化。

// stack类名，stack才是类型
stack s1;
stack s2;

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