C++：模板（初级）

hello，各位小伙伴，本篇文章跟大家一起学习《C++：模板（初级）》，感谢大家对我上一篇的支持，如有什么问题，还请多多指教 ！
如果本篇文章对你有帮助，还请各位点点赞！！！

话不多说，开始进入正题

🚀 认识模板

1.✈️ 模板的定义和作用

我们知道再制造月饼或其它食物时，会用到模具

可以用来快速制作食品样子，即使食品的材料不一样，但是造出来的样子都是大差不差的。

同理，C++中的模板也是用来制造的，我们来看下述代码：

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;
}
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以上代码都是实现了交换的功能，利用了函数重载，但是要交换不同的类型，就要再写一次函数，那实在是太麻烦了，所以引入了模板。以交换功能为主，实现多种类型的交换，也就是：“交换功能”为模板，“交换类型”为材料，我们来提供材料，编译器负责用模板制造。

🚀 模板

1.✈️ 函数模板

🔥函数模板的概念：

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。

🔥模板格式：

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

template <class T>
void Swap(T& x, T& y)
{
	T tmp;
	tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}
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🔥模板的原理：
编译器是否是调用了该模板函数来实现交换功能呢？实际上并不是，就好像你用月饼摸具来制造月饼，但是我们吃的还是月饼，也就是说，模板函数只是帮我们制造函数，并不会帮我们实现功能。
在实际调用模板函数时，编译器会帮我们制造该类型的函数，然后再调用被制造的函数。
那编译器怎么知道我们要那种呢？这就和函数重载有点像，编译器会通过对实参的推演，确定类型，产生一份专门属于该类型的代码。如：

template <class T>
void Swap(T& x, T& y)
{
	T tmp;
	tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}

int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;

	cout << "a = "<< a << " " << "b = " << b << endl;
	Swap(a, b);
	cout << "a = " << a << " " << "b = " << b << endl;
	return 0;
}
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2.✈️函数模板的实例化

那么我要交换int类型和double类型，可以这么写：

template <class T1,class T2>
void Swap(T1& x, T2& y)
{
	T1 tmp;
	tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}

int main()
{
	int a = 1;
	double b = 2.3;
	cout << "a = " << a << " " << "b = " << b << endl;
	Swap(a, b);
	cout << "a = " << a << " " << "b = " << b << endl;
	return 0;
}
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但是发现精度丢失了
我们再来看：

template <class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}

int main()
{
	int a = 1;
	double b = 2.3;
	cout << "a = " << a << " " << "b = " << b << endl;
	Add(a, b);
	cout << "a = " << a << " " << "b = " << b << endl;
	return 0;
}
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会发现编译器会报错，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a将T推演为int，通过实参b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

🔥这时候就要用到函数模板的实例化
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：

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);
	return 0;
}
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• 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;
}
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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。

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
}
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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
}
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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

🚀 类模板

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
};
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template<class T>
class Vector
{
public:
	Vector(size_t capacity = 10)
		: _pData(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();
		// ...

		size_t Size() { return _size; }

	T& operator[](size_t pos)
	{
		assert(pos < _size);
		return _pData[pos];
	}

private:
	T* _pData;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};

// 注意：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 <class T>
Vector<T>::~Vector()
{
	if (_pData)
		delete[] _pData;
	_size = _capacity = 0;
}
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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。

// Vector类名，Vector才是类型
 Vector<int> s1;
 Vector<double> s2;
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你学会了吗？
好啦，本章对于《C++：模板（初级）》的学习就先到这里，如果有什么问题，还请指教指教，希望本篇文章能够对你有所帮助，我们下一篇见！！！

如你喜欢，点点赞就是对我的支持，感谢感谢！！！