C++：模板初阶

本篇文章主要对模板有个简单的认识，方便我们后面对模板进行更加深入的学习。

目录

1.泛型编程

2.函数模板

2.1 函数模板的概念

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 类模板的格式定义

3.2 类模板的实例化

1.泛型编程

如何实现一个通用的交换函数呢？

void Swap(int& left, int& right)
{
	int t = left;
	left = right;
	right = t;
}
void Swap(char& left, char& right)
{
	char t = left;
	left = right;
	right = t;
}
void Swap(double& left, double& right)
{
	double t = left;
	left = right;
	right = t;
}
//.....

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。

模板分为函数模板和类模板，我们下面来具体介绍一下。

2.函数模板

2.1 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。

2.2 函数模板格式

template

返回值类型 函数名(参数列表){}

//template //这里class 与 typename 都可以，目前没有什么区别
//template
//template
template
void Swap(T& left, T& right)
{
	T t = left;
	left = right;
	right = t;
}

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

那么如何解决上面的问题呢？大家都知道，瓦特改良蒸汽机，人类开始了工业革命，解放了生产力。机器生产淘汰掉了很多手工产品。本质是什么，重复的工作交给了机器去完成。有人给出了论调：“懒”人创造世界。

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

template
void Swap(T& left, T& right)
{
	T t = left;
	left = right;
	right = t;
}
int main()
{
	int i = 1, j = 2;
	Swap(i, j);
	cout