1.泛型编程

如何实现一个通用的交换函数？

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;
}
……

C++中允许使用函数重载，对于不同的类型需要调用不同的Swap函数，这样的话就会很麻烦，只要有新类型的出现，就需要增加对应的函数；而且这种代码的可维护性很低，一个地方出错的话所有的重载都会出错。

那能不能我们不写Swap函数交换的类型，让编译器根据不同的类型利用没有给出类型的Swap函数进行交换呢？

C++中能够存在这样一个模具，通过向这个模具中填充不同材料(类型)，来获得不同材料的铸件(生成具体类型的代码)。

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；而模板时泛型编程的基础。

模板可以分为：函数模板和类模板。

2.函数模板

2.1 函数模板的概念

函数模板不是一个实在的函数，编译器不能为其生成可执行代码。定义函数模板后只是一个对函数功能框架的描述，当它具体执行时，将根据传递的实际参数决定其类型。

2.2 函数模板的格式

template
返回值类型 函数名(参数列表){ }

举个栗子：

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

 注意：class是用来定义模板参数的关键字，也可以使用typename，我平常的话用class比较多；但是切记不能使用struct代替class。

2.3 函数模板的原理

template 
void Swap(T& a, T& b)
{T tmp = a;a = b;b = tmp;
}
int main()
{int a = 10, b = 20;Swap(a, b);double d1 = 1.1, d2 = 2.2;Swap(d1, d2);char c1 = 'a', c2 = 'c';Swap(c1, c2);return 0;
}

在编译器编译阶段，对于函数模板的使用，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。 

2.4 函数模板的实例化

用不同类型的参数使用函数模板时，称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为：隐式实例化和显式实例化。

2.4.1 隐式实例化 

让编译器根据实参推演模板参数的实际类型。

上面我们所写的就是一种隐式实例化：

int main()
{int a = 10, b = 20;Swap(a, b);double d1 = 1.1, d2 = 2.2;Swap(d1, d2);char c1 = 'a', c2 = 'c';Swap(c1, c2);return 0;
}

2.4.2 显式实例化 

template 
void Swap(T& a, T& b)
{T tmp = a;a = b;b = tmp;
}
int main(void)
{int a = 10, b = 20;// 显式实例化Swap(a, b);return 0;
}

2.5 模板参数的匹配规则

1.一个非模板函数可以和一个同名的模板函数同时存在，而且该函数模板还可以被实例化为这个非函数模板函数。

template 
void Swap(T& a, T& b)
{T tmp = a;a = b;b = tmp;
}
void Swap(int& a, int& b)
{int tmp = a;a = b;b = tmp;
}
int main()
{int a = 10, b = 20;Swap(a, b);      //与非函数模板匹配，编译器不需要特化Swap(a, b); //调用编译器特化的函数return 0;
}

 2.对于非函数模板和同名函数模板，如果其他条件都相同，在调用时会优先调用非模板函数而不会特化产生一个实例。如果模板可以产生一个更好匹配的函数，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;
}
//函数模板
template
T1 Add(T1 left, T2 right)
{return left + right;
}
int main()
{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return 0;
}

3.函数模板不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换。

template 
void Swap(T& a, T& b)
{double tmp = a;a = b;b = tmp;
}
int main()
{int a = 10, b = 20;Swap(a, b);return 0;
}

这段代码是无法通过编译的，因为函数模板中发生了类型转换。

如果是函数模板的话，就可以发生类型转换：

void Swap(int& a, int& b)
{double tmp = a;a = b;b = tmp;
}
int main()
{int a = 10, b = 20;Swap(a, b);return 0;
}

普通函数是能够通过编译的，只是从int -> double会有数据丢失。

3.类模板

3.1 类模板的定义格式

template
class 类模板名
{// 类内成员定义
};

template
class Vector
{
private:T* _pData;//动态开辟的内存空间int _size;int _capacity;
};

3.2 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面跟上<>，然后将实例化的类型放在<>中。

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 v1;
Vector v2;

C++模板部分的内容还有很多，正是因为模板的存在，C++实现了泛型编程；像非类型模板参数、函数模板化、类模板特化等内容在本篇文章中都没有涉及到，后面会继续更新，期待的话就点个关注吧，你们的支持是我前进的动力。