C++模板（一）

泛型编程

如何实现一个通用的函数呢？
虽然使用函数重载可以实现，但是缺点很明显：
1、重载函数仅仅只是类型不同，代码复用率低，只要有新类型出现，就需要增加新的函数
2、代码可维护性低，一个出错可能所有的重载都出错
由此，引入了泛型编程的概念！

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。其中，模板包含函数模板和类模板

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）{ }

【注意】typename是用来定义模板参数的关键字，也可以使用class(不能用struct代替class)

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的对应类型的函数以供调用。
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。

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

2、显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

template<class T>       // 模板参数列表
T Add(T left, T right)  // 参数列表
{
	cout << typeid(T).name() << endl;
	return left + right;
}

int main()
{
	// 对函数模板进行实例化
	// 在编译阶段，如果编译器检测到对某个函数模板进行了实例化
	// 对实参的类型进行推演，根据推演的结果，确认模板参数列表中T的实际类型
	// 结合函数模板生成处理具体类型的函数
	// 隐式实例化
	Add(1, 2);  // int, int--T==>int 生成intAdd函数--->Add<int>
	Add(1.0, 2.0); //double, double--> T==>double 生成double Add函数--->Add<double>
	Add('1', '2'); //char char-->T==char 生成char Add函数--->Add<char>
	
	// 模板参数一般不会进行类型转化
	//Add(1, 2.0);   // int double--> T
	Add(1, (int)2.0);


	// 显式实例化---直接指定参数T的实际类型
	// 编译器：可能会进隐式类型转化
	Add<int>(1, 2.0);
	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更好匹配的函数，那么将选择模板
3、函数模板不允许使用自动类型转换，单普通函数可以进行自动类型转换

类模板

定义格式

template <class T1, class T2, … , class Tn>
class 类模板名
{
//类内成员定义
};

//动态类型顺序表
template<class T>
class SeqList
{
public:
	SeqList(size_t capacity = 10)
		: _array(new T[capacity])
		, _size(0)
		, _capacity(capacity)
	{}

	~SeqList()
	{
		if (_array)
		{
			delete[] _array;
			_array = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}

	// 尾部
	void PushBack(const T& data);
	void PopBack()
	{
		--_size;
	}

	// 任意位置插入和删除
	//void Insert(size_t pos, const T& data);
	//void Erase(size_t pos);

	// 在const类型成员函数中不能修改成员变量
	// 修饰this指针
	size_t size()const
	{
		return _size;
	}

	size_t Capacity()const
	{
		return _capacity;
	}

	bool Empty()const
	{
		return 0 == _size;
	}

	T& operator[](size_t index)
	{
		assert(index < _size);
		return _array[index];
	}

	const T& operator[](size_t index)const
	{
		assert(index < _size);
		return _array[index];
	}

private:
	void _CheckCapacity()
	{
		if (_size == _capacity)
		{
			// 开辟新空间
			T* array = new T[2 * _capacity];

			// 拷贝元素
			// memcpy(array, _array, _size*sizeof(T));
			for (size_t i = 0; i < _size; ++i)
			{
				array[i] = _array[i];
			}

			// 释放旧空间
			delete[] _array;
			_array = array;
			_capacity *= 2;
		}
	}
private:
	T* _array;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};

template<class T>
void SeqList<T>::PushBack(const T& data)
{
	_CheckCapacity();
	_array[_size++] = data;
}


void TestSeqList()
{
	SeqList<int>  s1;
	s1.PushBack(1);
	s1.PushBack(2);
	s1.PushBack(3);
	s1.PushBack(4);
	cout << s1.size() << endl;
	cout << s1.Capacity() << endl;

	cout << s1[2] << endl;
	s1[2] = 10;

	const SeqList<double>  s2;
	s2[0];
}

int main()
{
	TestSeqList();
	return 0;
}

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。

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