C++泛类--函数模板、类模板

泛类–函数模板、类模板

1. 函数模板

1.1 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。

1.2 函数模板格式

template<typename T1, typename T2,…typename Tn>

返回值类型 函数名(参数列表){}

template <typename T1> // template<class T1>
void swap(T1& x, T1& y)
{
	T1 temp = x;
	x = y;
	y = temp;
}

tips： typename 只是定义模板参数的关键字，也可以使用class，但是不能用struct替代class。

1.3 函数模板的原理

其实函数模板就像是一个模子。例如做工艺品，他一定会有一个模子才能做出一模一样的进行量产。那么函数模板也是这个原理。很多函数例如上面的交换函数，它的内部逻辑都是一样的，就是可用需要交换的参数不一样，那么如果我们用函数重载，那么我们要写多少个呀？有了函数模板，我们就写一个，需要改变的参数，编译器会自动匹配，这样就轻松了很多。

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。

1.4 函数模板的实例化

用不同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：显示实例化和隐式实例化 。

1. 隐式实例化

   template <typename T1>
   T1 add(const T1& left, const T1& right)
   {
   	return left + right;
   }
   
   void test(void)
   {
   	int a = 3, b = 2;
   	double c = 5.0, d = 1.0;
   
   	add(a, b);
   	add(c, d);
   }
   

   这样调函数都是可以的，因为参数类型一致。那么下面那种情况就不一样了。

   template <typename T1>
   T1 add(const T1& left, const T1& right)
   {
   	return left + right;
   }
   
   void test(void)
   {
   	int a = 3, b = 2;
   	double c = 5.0, d = 1.0;
   
   	add(a, d);//error
   }
   

   编译器会报错，因为参数类型不一致。如果编译器自动帮你转了，结果错了，那是谁的锅呀？所以这里需要程序猿进行隐式实例化。

   add(a, (int)d);//把其中一个变量强转成你想要的类型
   

2. 显示实例化

   template <typename T1>
   T1 add(const T1& left, const T1& right)
   {
   	return left + right;
   }
   
   void test(void)
   {
   	int a = 3, b = 2;
   	double c = 5.0, d = 1.0;
   
   	add<int>(a, d);
   }
   

   显示实例化就是在你要调的函数后面+<类型名>(实参)。如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换。如果没法转换，则会报错

1.5 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。

   int add(const int& left, const int&right)
   {
   	return left + right;
   }
   
   template <typename T1>
   T1 add(const T1& left, const T1& right)
   {
   	return left + right;
   }
   
   void test(void)
   {
   	int a = 3, b = 2;
   	double c = 5.0, d = 1.0;
   
   	add(a, b);//因为有现成的，所以编译器不会调用模板函数
   	add(c, d);//因为是double类型的，所以编译器会调用模板函数
   
   	add<int>(a, b);//因为用户用了显示实例化，所以编译器会调用模板函数
   }
   

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。

   int add(const int& left, const int&right)
   {
   	return left + right;
   }
   
   template <typename T1>
   T1 add(const T1& left, const T1& right)
   {
   	return left + right;
   }
   
   void test(void)
   {
   	add(1, 1.0);
   	add(1, 2.0);
   }
   

---

2. 类模板

2.1 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
};

template <class T>
class Vector
{
public:
	Vector(size_t capacity)
		:_array(new T[capacity]),
		_size(0),
		_capacity(capacity)
	{}

	~Vector();//在类里面声明，在类外面进行定义

	//顺序表的一些基本操作


private:
	T *_array;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};

template <class T>
Vector<T>::~Vector()
{
	if (_array)
	{
		delete[] _array;
		_array = nullptr;
	}
}

在这里Vector不是具体的类，而是一个模具

2.2 类模板的实例化

类模板必须进行显示实例化！！！

Vector<int> v1;