C++从入门到精通---模版

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泛型编程函数模版模版参数的匹配原则类模版类模版的定义格式类模版的实例化 总结

泛型编程

泛型编程是一种编程范式，旨在实现通用性和灵活性。它允许在编写代码时使用参数化类型，而不是具体的类型，从而使代码更加灵活和可重用。
在泛型编程中，代码可以被编写为与特定类型无关的形式，而是被设计成适用于多种类型。这使得同一段代码可以用于处理各种不同类型的数据，而无需为每种类型编写单独的代码。

举例：

在C语言中我们要交换两个数我们需要写一个swap函数，但是如果我们需要交换多个不同类型的数那就要写多个swap函数，那么这样大大降低了我们编程的效率，所以在C++中我们引入了泛型编程的概念，不管是函数还是类，我们都可以用一个模版来定义，我们需要用什么类型的参数直接替换就可以了，这样大大增加了我们编程的效率。

比如上面这张图，就是一个磨具，他为我们定好了形状，但是我们需要什么口味，需要什么食材都是我们自己定的，这就是模版。

函数模版

函数模板（Function Template）是C++中的一种机制，允许你编写通用的函数，能够处理多种不同类型的数据，而不需要针对每种类型写不同的函数。函数模板使用了泛型编程的思想，使得代码更加灵活和可重用。

举例：

template<typename T>void Swap( T& left, T& right){T temp = left;left = right;right = temp;}

上面代码就是一个函数模版，一个函数家族，我们可以指定任意类型进行交换，但是我们不能用一个int类型和一个char类型进行交换，因为当我们用一个int类型和一个char类型交换时，编译器不知道T到底是改成char还是改成int，所以这种情况下我们可以利用模版的显示实例化
举例：

template<class T>T Add(T a, T b){return a + b;}int main(void){int a = 10;double b = 20.0;// 显式实例化Add<int>(a, b);return 0;}

既然模版有显示实例化必定就有隐式实例化，下面我们来看看隐式实例化
举例：

template<class T>T Add(T a, T b){return a + b;}int main(void){int a1 = 10, a2 = 20;double d1 = 10.0, d2 = 20.0;Add(a1, a2);Add(d1, d2);return 0;}

模版参数的匹配原则

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。

// 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 T>T Add(T left, T right){return left + right;}void Test(){Add(1, 2); // 与非模板函数匹配，编译器不需要特化Add<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本}

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

#include<iostream>using namespace std;template<class T>T add(T a, T b){return a + b;}int add(int a, int b){return a + b;}int main(){int a, b;cin >> a >> b;int sum = add(a, b);return 0;}

从下面结果看，可以看见当模版存在时，非模版最匹配时，编译器会优先匹配非模版的函数

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

类模版

类模版的定义格式

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

类模版的实例化

我们先定义一个类：

template<class T>class list{public:private:T* _a;int _size;int _cpacity;};

我们来进行类的实例化

int main(){list<int> l1;list<char> l2;return 0;}

总结

当模板被介绍到C++中时，它们彻底改变了编程的方式。函数模板和类模板为我们提供了一种通用的方法来编写代码，使得我们可以编写更加灵活、可重用的程序。通过使用模板，我们可以编写与特定类型无关的代码，从而提高了代码的灵活性和可维护性。函数模板允许我们编写可以处理多种类型的函数，而类模板则允许我们创建可以处理多种类型数据的类。在编写模板时，我们可以利用C++的强大类型系统来确保类型安全，并通过模板参数推断简化代码。总的来说，函数模板和类模板为我们提供了一种强大的工具，使得我们能够更加轻松地编写通用、高效的代码。