目录

1.泛型编程

 2.函数模板

2.1函数模板概念

2.2函数模板格式

2.3函数模板的原理

 2.4函数模板的实例化

 2.5模板参数的匹配原则

3.类模板 

3.1类模板的定义格式

3.2类模板的实例化

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欢迎

1.泛型编程

如何实现一个通用的交换函数呢？

<code>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;

}

......

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

那能否

告诉编译器一个模子，让编译器根据不同的类型利用该模子来生成代码

呢？

如果在

C++

中，也能够存在这样一个

模具

，通过给这个模具中

填充不同材料

(

类型

)

，来

获得不同

材料的铸件

(

即生成具体类型的代码）

，那将会节省许多头发。巧的是前人早已将树栽好，我们只

需在此乘凉。

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。

 2.函数模板

2.1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

2.2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

){}

temlate<typename T>

void Swap(T& a,T& b)

{

T tmp = a;

a = b;

b = tmp;

}

注意

：

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)

2.3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

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。

 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

。

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

<code>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);

Add(a1,d1);

/*

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;

}

2.

显式实例化

：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。

 2.5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

// 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

}

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

 

// 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 T1, class T2>

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

}

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 

3.1类模板的定义格式

template<class T1, class T2, ..., class Tn>

class 类模板名

{

// 类内成员定义

};

#include<iostream>

using namespace std;

// 类模板

template<typename T>

class Stack

{

public:

// 构造函数，初始化堆栈，默认为容量4

Stack(size_t capacity = 4)

{

_array = new T[capacity];

_capacity = capacity;

_size = 0;

}

// 入栈操作

void Push(const T& data);

private:

T* _array; // 存储栈元素的数组

size_t _capacity; // 栈的容量

size_t _size; // 栈中当前元素的数量

};

// 模板函数的定义。模板函数的定义建议与声明在同一文件中，避免链接错误。

template<class T>

void Stack<T>::Push(const T& data)

{

// 将数据推入栈中

_array[_size] = data;

++_size; // 更新栈的大小

}

int main()

{

Stack<int> st1; // 创建一个存储整数的栈

Stack<double> st2; // 创建一个存储双精度浮点数的栈

return 0;

}

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是类名，Stack<int>才是类型

Stack<int> st1; // int

Stack<double> st2; // double

再见