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一、泛型编程
我们知道，如果要在C++中实现一个通用的交换函数，可以使用函数重载，例如：
void Swap(int& a, int& b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void Swap(double& a, double& b)
{
double temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void Swap(char& a, char& b)
{
char temp = a;
a = b;
b = temp;
}
但是函数重载仅仅只是类型不同，代码的复用率很低，只要出现新类型时，就要增加对应函数。同时可维护性较低，一处出错可能所有的重载都要修改。
如果有一种模板，可以让编译器根据不同类型依照模板设计代码就会方便很多。而，泛型编程正是我们需要的。
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。
二、函数模板
函数模板代表了一系列的函数。改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。
2.1 函数模板格式
格式如下：
template<typename T1, typename T2······>
template<typename T>
void Swap(T& a, T& b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
typename是定义模板参数的关键字，也可以使用class。
2.2 函数模板原理
函数模板是一个蓝图，它本身并不是函数，是编译器用以产生特定具体类型的模具。所以，模板就是将本该我们所做的重复的事情交给了编译器来做。
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
2.3 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。模板参数的实例化分为隐式实例化和显式实例化。
- 隐式实例化—让编译器根据实参类型推断模板参数的实际类型。
template<class T>
T Add(const T& a, const T& b)
{
return a + b;
}
void Test()
{
int a = 1;
int b = 2;
double c = 3.1;
double d = 3.4;
cout << Add(a, b) << endl;
cout << Add(c, d) << endl;
}
- 显式实例化—指定模板参数的实际类型
template<class T>
T Add(const T& a, const T& b)
{
return a + b;
}
void Test()
{
int a = 1;
int b = 2;
double c = 3.1;
double d = 3.4;
cout << Add<int>(a, b) << endl;
cout << Add<double>(c, d) << endl;
}
在显式实例化中，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。
2.4 模板参数匹配原则
- 一个非模板函数可以和一个同名的模板函数同时存在，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 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
}
- 模板函数不允许自动类型转换，但是普通函数可以进行自动类型转换
三、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
};
以下代码的Vector不是具体的类，而是编译器根据被实例化的类型生成具体类的模具。
template<class T>
class Vector
{
public:
Vector(size_t capacity = 10)
: _pData(new T[capacity])
, _size(0)
, _capacity(capacity)
{}
//析构函数的声明
~Vector();
size_t Size()
{
return _size;
}
T& operator[](size_t pos)
{
return _pData[pos];
}
private:
T* _pData;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
//析构函数的定义
template<class T>
Vector<T>::~Vector()
{
if (_pData)
{
delete[] _pData;
_pData = NULL;
_size = 0;
_capacity = 0;
}
}
如果类模板中的函数放在类外定义时，需要加模板参数列表。
注意：
类模板的实例化与函数的实例化不同，类模板的实例化需要显式的实例化，类模板并不是真正的类，实例化的结果才是真正的类。
// Vector类名，Vector<int>才是类型
Vector<int> s1;
Vector<double> s2;
