C++初阶模板

初阶模板分为从三个方面了解：1. 泛型编程 2. 函数模板 3. 类模板 。

1. 泛型编程：不考虑数据类型，大家都能用的编程技巧。

如何实现一个通用的交换函数？重载需要重复声明定义，而且函数仅仅只是类型不同，代码的复用率比较低，只要有新类型出现时，就需要增加对应的函数 ，代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错。

C++中提供类模板来实现泛型编程。 模板有函数模板和类模板。

2. 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。

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

template<typename T1> //参数类型个数可以是很多个
T1 Add(const T1& left, const T1& right)   //参数能给引用尽量给引用，提高效率
{                            //对于不需要修改形参的函数，可以用const修饰形参
    return left + right;
}

int main()
{
    int i = Add(1, 2);   //如实是传常量，模板函数参数列表的参数必须加const
    double d = Add(2.1, 1.2);  //不是常量则模板函数参数列表不加const
    return 0;
}

template是定义模板的关键字。typename是定义模板参数的关键字，可以用class代替，不能用哪个struct代替。

函数模板原理：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。

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<typename T1> 
T1 Add( T1& left,T1& right)  
{                            
    return left + right;
}

int main()
{
    int i = Add(1, 2);          //
    double d = Add(2.1, 1.2);  //编译器自动实例化出int型和double型的函数
    return 0;
}

显示实例化：

template<class T1> 
T1 Add(T1& left, T1& right)  
{                            
    return left + right;
}

int main()
{
    int a=2, b = 3;
    double c = 1.1, d = 2.2;
    int n=Add(a, b);       
    double m= Add(c, d); 
    //Add(a, c); //报错，模板只定义了一种类型的，现在两种类型的参数，无法实例化
    int x=Add(a,(int)c);
    int y=Add<int>(a, c);
    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。

模板参数的匹配原则：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。

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

int Add(int left, int right)
{
    return left + right;
}

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。

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

int Add(int left, int right)
{
    return left + right;
}

int main() 
{
    Add(1, 2); //与非模板函数完全匹配，不需要函数模板实例化
    Add(1, 2.0); //模板函数可以产生更加匹配的版本，编译器根据实参生成更加匹配的Add函数
    return 0; 
}

   //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 ：

 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 
}; 

template<class T>
class Vector
{
public:
    Vector(size_t capacity = 10)
        :_pData(new T[capacity])
        , _size(0)
        , _capacity(capacity);
    {}
    ~Vector(); //用析构函数演示如何在类中声明，类外定义

    void PushBack(const T& Data)
    {
        _pData[_size] = Data;
        ++_size;
    }
    void PopBack()
    {
        --_size;
    }
    T& operator[](size_t pos)
    {
        assert(pos < _size);
        return _pData[pos];
    }

private:
    T* _pDate;
    size_t capacity;
    size_t size;
};

template<class T>  //在类外定义要加模板参数列表
Vector<T>::Vector()
{
    if (_pData)
        delete[] _pData;
    _size = _capacity = 0;
}

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。

template<class T>
class Vector
{
public:
    Vector(size_t capacity = 10)
        :_pData(new T[capacity])
        , _size(0)
        , _capacity(capacity)
    {}
    ~Vector(); //用析构函数演示如何在类中声明，类外定义

    void PushBack(const T& Data)
    {
        _pData[_size] = Data;
        ++_size;
    }
    void PopBack()
    {
        --_size;
    }
    T& operator[](size_t pos)
    {
        assert(pos < _size);
        return _pData[pos];
    }
    size_t capacity()
    {
        return _capacity;
    }
    
    void print()
    {
        for (int i = 0; i < _size;i++)
        cout << _pData[i] << " ";
        cout << endl;
    }
private:
    T* _pData;
    size_t _capacity;
    size_t _size;
};

template<class T>  //在类外定义要加模板参数列表
Vector<T>::~Vector()
{
    if (_pData)
        delete[] _pData;
    _size = _capacity = 0;
}

int main()
{
    Vector<int> V1;
    for (int i = 0; i < V1.capacity();i++)
    {
        V1.PushBack(i);
    }

    V1.print();

    Vector<Vector<int>> V2;
    cout << sizeof(V2) << endl;
    return 0;
}