C++最强大的特性之一——模板Templates（上：模板函数）
详细讲解C++中可能是最强大却最容易被忽略的特性之一——模板中的模板函数，并给出了一些练习。
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嗨，大家好，我们又见面了，这两天我们来谈谈C++模板。
说到C++最强大，又最容易被忽略的特性，莫过于模板了。
//人尽皆知的STL除外
STL(Standard Template Library)就是由多个模板类与模板函数构成的。内容很多（vector,deque,queue,list,map,set,multimap,multiset,bitset,还有各种algorithm），当然也很复杂，小编相信大家也会不少，就不赘述了。
想想，可以说STL几乎99%都是用模板编写的，能不强大？
这两篇博客，我就带着大家一起来看看模板的两个重要组成部分：模板类和模板函数。
目录
1.C++最强大的特性之一——模板Templates（上：模板函数）—原创
2.C++最强大的特性之一——模板Templates（下：模板类）—原创
先给大家看一个实例：
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
int a, b;
a = 1;b = 2;
swap(a,b);
printf("a=%d b=%d\n", a, b);
return 0;
}
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
char a, b;
a = 'a';b = 'b';
swap(a,b);
printf("a=%c b=%c\n", a, b);
return 0;
}
两个程序都用了swap库函数，是被重载了吗？
那我们再来看看。
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class mynum {
public:
mynum(int ininum) {
privnum=ininum;
}
~mynum(){}
int Getnum(void) {
return privnum;
}
void Setnum(int numtoset) {
privnum=numtoset;
}
private:
int privnum;
}
int main() {
mynum a(1), b(2);
swap(a,b);
printf("a=%d b=%d\n", a.Getnum(), b.Getnum());
return 0;
}
嗯，还是被交换了？这回我们自定义的类 C++库肯定不会给我们重载吧！
于是，我研究了一下源码。
//bits/move.h 164-178行
template<typename _Tp>
inline void
swap(_Tp& __a, _Tp& __b)
#if __cplusplus >= 201103L
noexcept(__and_<is_nothrow_move_constructible<_Tp>,
is_nothrow_move_assignable<_Tp>>::value)
#endif
{
// concept requirements
__glibcxx_function_requires(_SGIAssignableConcept<_Tp>)
_Tp __tmp = _GLIBCXX_MOVE(__a);
__a = _GLIBCXX_MOVE(__b);
__b = _GLIBCXX_MOVE(__tmp);
}
有很多看不懂的东西（那些_GLIBCXX啊，__cplusplus啊，noexcept啊），但是基本想法和我们还是一样的（tmp，a，b）
但是：我们可以肯定：只有这一个定义，没有重载。
嗯？这是怎么做到的？
答案只有两个字：模板。
接下来，请让我和大家进行详细讲解。
模板函数的定义
template <type parameter list>
Type FunctionName (Parameter list) {
//Functions...
}
好吧，我这样写估计没人可以看的懂，那我们来用自己看得懂的方式重写一遍swap函数吧。
template <typename _Tp>
void swap(_Tp & value1, _Tp & value2) {
_Tp tmp;
tmp = value1;
value1 = value2;
value2 = tmp;
}
注意：这里要用引用传递参数（&），否则不起作用。
模板的使用
如果我们用
swap<int> (a,b)
就相当于把模板实例化了。
就相当于现在有了这样一个函数：
void swap(int & value1, int & value2) {
int tmp;
tmp = value1;
value1 = value2;
value2 = tmp;
}
即：这是函数swap在_Tp=int是的一个实例。
那如果我们这样使用呢？
swap(a,b);
其实，编译器很聪明，它会根据您传入的参数来自动辨别并实例化swap。所以上面的语句同样可以通过编译。
那有的朋友就要问了：那为什么不用宏呢？
宏与模板
#define max(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
其实等价于
template <typename _T>
_T max(_T a, _T b) {
return (a > b) ? a : b;
}
注意：?:是C++中（唯一）的一个三目运算符。其作用是：a?b:c当a返回true时，a?b:c返回b，反之返回c，因此也被称作三目条件运算符
而且宏好像还更简短啊！
答案来了：宏不是类型安全的，破坏了C++的强类型特征。因此被某些C++程序员视为“瘟疫”。大家可以试试：
char a='a';
int b=1;
int maxn=max(a,b);
如果用的是宏，它可以通过编译：但是，这显然是不正确的！
其次，若max宏被写成这样：
#define max(a, b) a > b ? a : b
并且这样调用：
max(1+5, 2+7);
就会按照这样的方式展开：
1+5>2+7?1+5:2+7
明显，是有问题的。（这在我以后关于宏的博客上也会讲到。）
而且，宏完全以内联方式展开，这虽然避免了函数调用入栈出栈的开销，却会导致可执行文件膨胀。
而模板极好，极优雅地避免了这些不必要的麻烦（虽然会长一些）。
所以，建议大家尽可能用模板来代替宏。
最后，给大家布置一些“家庭作业”。
练习题
1.仿照max函数，编写一个模板函数min，功能是求三个数中最小的一个。
2.自己上网搜索（或直接看STL的源码），了解模板类，下一篇博客我来给大家讲一讲。
3.大家可以把自己写好的min函数发至评论区或我的邮箱eric_ni2008@163.com，并可以告诉我您了解的模板类，下一篇博客我会展示所有写的好的，并“点名表扬”！
好了，今天就讲到这里了。下次我们再谈！喜欢请点赞~，同时，别忘了做家庭作业哈【笑】，下一篇博客我会公布答案！
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