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引入
如何编写一个对于任何类型都适用的一个通用函数？
在c++中我们之前学到的函数重载可以做到，但是函数重载的缺点是，每当我们遇到一个新类型，我们都要对其类型写一个重载函数，然后这样构成的通用函数代码的复用性低，代码可维护性差，一个代码出错，可能所有的重载函数都出现错误
泛型编程
c++中提出了泛型编程的概念，所谓泛型编程，就是编写和类型无关的通用代码，泛型编程是代码复用的一种手段，模板是泛型编程的基础
模板并不等于泛型编程，但是模板是实现泛型编程的一个非常重要的环境
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，使用时被参数化，根据实参的类型产生函数的特定类型版本。
格式
typename是定义模板参数的关键字，这里和class是等价的，但我们不能用struct来代替
函数模板的原理
函数模板更像是一个蓝图，函数模板并不是一个真正函数，只是编译器根据用户传入实参后生成对应函数的规则。
即用户传入是实参后，编译器先对函数模板进行实例化，实例化的过程是由函数模板隐式完成的。
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
函数模板的实例化分为种方式
即隐式实例化和显式实例化。
隐式实例化
隐式实例化主要由编译器完成，编译器根据我们传入实参后生成对应函数的规则。
用户传入是实参后，编译器先对函数模板进行实例化，实例化的过程是由函数模板隐式完成的
值得我们注意的是，在模板中，编译器不会进行类型转换。用户传入实参后，如果编译器发现类型不匹配，就会直接报错。例如：
template <class T>
T add(T a, T b){
return a + b;
}
int main(){
int a = add(1, 2.5);
system("pause");
return 0;
}
出现这种情况有两种解决方式：
1.用户自己进行强制转化
2.显式实例化
在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
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。
template <class T>
T add(T a, T b){
return a + b;
}
int main(){
int a = add<int>(1, 2.5);
system("pause");
return 0;
}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。
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。
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
template <class T>
T add(T a, T b){
return a + b;
}
int add(int a, double b)
{
return a + b;
}
int main(){
int a = add<int>(1, 2.5);//显式定义
int b = add(1, 2.5);//只能调用非模板函数
int c = add(1, 2);//这时候会调用非模板函数
system("pause");
return 0;
}函数模板注意事项
非类类型模板参数不能是浮点数、类对象、以及字符串
非类类型参数必须在编译器就能确定结果。
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
};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
模板的特化
特化即特殊化处理
通常情况下，使用模板可以实现一些与类型无关的代码，但对于一些特殊类型的可能会得到一些错误的结果，我们需要将其特化如下图的代码出现了与我们预期相反的效果。
函数的特化
函数的特化步骤：
1.必须要先有一个基础的函数模板
2.关键字template后面跟一对尖括号<>
3.函数名后跟一对尖括号<>，尖括号内指定需要特化的类型
4.函数形参表：必须要和模板函数的基础参数类型完全相同，如果不同编译器可能报一些奇怪的错误。
函数模板一般不需要特化，如果哪种类型有错误，直接将该类型对应的普通函数写出来就行
template<class T>
bool Isequal(T left, T right)
{
return left == right;
}
bool Isequal(const char* left, const char* right)
{
return strcmp(left, right) == 0;
}
int main(){
int a = 1, b = 2, c = 1;
cout << Isequal(a, b) << endl;
cout << Isequal(a, c) << endl;
char arr1[] = { "hello" };
char arr2[] = { "hello" };
cout << Isequal(arr1, arr2) << endl;
system("pause");
return 0;
}类模板的特化
类模板的特化分为全特化和偏特化
全特化：
全特化即是将模板参数列表中所有的参数都确定化。
偏特化
任何针对模版参数进一步进行条件限制设计的特化版本。
偏特化有以下两种表现方式：
部分特化
将模板参数类表中的一部分参数特化。
参数更进一步的限制
偏特化并不仅仅是指特化部分参数，而是针对模板参数更进一步的条件限制所设计出来的一个特化版本
template <class T1, class T2>
class Data{
public:
Data(){
cout << sizeof(T1) << " " << sizeof(T2) << endl;
}
private:
T1 data1;
T2 data2;
};
//全特化
template <>
class Data<int, char>{
public:
Data(){
cout << sizeof(int) << " " << sizeof(char) << endl;
}
private:
int data1;
char data2;
};
//偏特化形式一
template <class T1 >
class Data<T1,int>{
public:
Data(){
cout << sizeof(T1) << " " << sizeof(int) << endl;
}
private:
T1 data1;
int data2;
};
//偏特化形式二
template <typename T1, typename T2>
class Data<T1*, T2*>
{
public:
Data(){
cout << sizeof(T1*) <<" "<< sizeof(T2*) << endl;
}
private:
T1* data1;
T2* data2;
};
int main(){
Data<int, int>d1;//全特化
Data<int, char>d2;//全特化
Data<double, int>d3;//偏特化
Data<int*, char*>d4;//偏特化
system("pause");
return 0;
}
模板总结
优点
1.模板复用了代码，节省资源，更快的迭代开发，C++的标准模板库(STL)因此而产生
2.增强了代码的灵活性
缺陷
1.模板会导致代码膨胀问题，也会导致编译时间变长
2.出现模板编译错误时，错误信息非常凌乱，不易定位错误