学习C++就看这篇---＞泛型编程之模板
一、泛型编程
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。
什么意思呢？我们举个例子，假如我们想实现两个数的交换，但是我们又想交换不同类型的数，在C语言当中，我们只能通过定义不同的函数来实现，进入C++呢，以我们现在的知识，只能利用函数重载来实现同一函数名调用不同函数。
如下述一段代码：
代码语言：javascript
AI代码解释
void Swap(int& left, int& right) { int temp = left; left = right; right = temp; } void Swap(double& left, double& right) { double temp = left; left = right; right = temp; } void Swap(char& left, char& right) { char temp = left; left = right; right = temp; }观察上述代码就可以发现，虽然C++的函数重载实现了上述功能，但是代码复用率太低，有没有一种东西可以解决上述问题呢？ 模板就来了
📕二、函数模板
✨2.1 函数模板的定义与使用方式
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。
模板参数： 使用 template <typename T> 或 template <class T> 声明。T 是一个占位符类型（称为类型参数），代表在编译时将被实际类型替换掉。可以使用多个类型参数（如 template <typename T, typename U>）
通用函数定义： 在模板声明之后，定义一个函数。在这个函数的参数、返回值或函数体内，使用占位符类型 T 来代替具体的类型。
见下述使用：
代码语言：javascript
AI代码解释
template<class T> template<typename T> //与上述两种方式均可, 模板参数->类型，可以写多个参数根据情况而定 //template<typename T1, typename T2,......,typename Tn> void Swap(T& x1, T& x2) { T x = x1; x1 = x2; x2 = x//如果此处; 我们不写是不会报错的，因为如果该函数模板 未被实例化，有些编译器是不会对模板内部进行检查的，，但是会对模板的声明做检查 //即{}或者上面参数部分等描述错误会仍然报错 }注意：typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class(切记：不能使用struct代替class)
✨2.2 函数模板的原理
如下述使用：
代码语言：javascript
AI代码解释
template<class T> template<typename T> void Swap(T& x1, T& x2) { T x = x1; x1 = x2; x2 = x; } int main() { int a = 10; int b = 20; Swap(a, b); double c = 1.11; double d = 2.21; Swap(c, d); return 0; }原理如下：
编译时生成： 函数模板本身不是一个可以直接调用的函数。它只是一个蓝图。
按需生成： 当编译器在代码中遇到使用该模板函数的语句时（例如 Swap(a, b); 或 Swap(c, d);），它会：
- 根据调用时传递的实际参数类型（或显式指定的类型
<...>），推导出模板参数T的具体类型（这里是int和double）。 - 根据模板定义，生成（称为实例化）一个处理该具体类型的实际函数（例如
Swap(int a, int b)或Swap(double c, double d)）。
这个生成的实际函数称为模板函数或函数模板的一个特化/实例。
听了上面的介绍，问个问题上面我们调用的是否是同一个函数？ 如果调试的时候我们可以看到，调用的是上述同一个模板，但是是同一个函数吗？ 不是。 这里我们不能调用函数模板，调用的是函数模板实例化生成的对应类型的函数，可以调试的时候观察汇编代码。
所以总结一下：函数模板让你只写一次函数逻辑，然后让编译器根据你调用时使用的具体数据类型，自动生成处理该类型数据的实际函数版本。 它是实现“一次编写，处处使用（不同类型）”的关键工具，也就是说事实上该有的函数一个都没有少，只不过这部分函数编译器背后帮我们去解决了，我们只写一个模板就可以了
✨2.3 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。
1️⃣隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型
代码语言：javascript
AI代码解释
template<class T> T Add(const T& left, const T& right) { return left + right; } int main() { int a1 = 10, a2 = 20; double d1 = 10.0, d2 = 20.0; Add(a1, a2);//这种就是模板隐式实例化，也就是说是编译器在背后自己推导出类型的 Add(d1, d2); //但如果是这种形式 //Add(a1, d1);//编译器就无法处理 // 此时有两种处理方式：1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化 return 0; }2️⃣显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
代码语言：javascript
AI代码解释
int main() { int a1 = 10, a2 = 20; double d1 = 10.0, d2 = 20.0; // 此时有两种处理方式：1. 用户自己来强制转化 2. 使用显式实例化 Add(a1, (int)d1); //或者显式实例化 Add<int>(a1, d1);// 显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型 return 0; }注意：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 模板参数的匹配原则
1️⃣情况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
代码语言：javascript
AI代码解释
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，编译器不需要实例化，也就是说，编译器能调用已经存在的就不会再费劲的去模板实例化 Add<int>(1, 2);// 调用编译器实例化的Add版本 }2️⃣ 情况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
代码语言：javascript
AI代码解释
void main() { 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, 2.1);// 编译器会优先选择非模板函数int Add(int, int)，而非函数模板。 //也就是说这要非模板函数能匹配成功，但是这是在模板函数参数不匹配的情况下，我们退其次才选择丢失精度的非模板函数 //但如果只要template<class T1， class T2>，Add(T1 left, T2 right)，模板能完全匹配的情况下就不会调用非模板函数 //即重载决议优先级：完全匹配（模板） > 需要转换的匹配（非模板），编译器优先选择参数类型完全匹配的模板函数 //编译器会自我判断哪种情况更好 //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 }对于Add(1，2.1) 解释如下：
1. 函数重载解析规则：
- 当存在模板和非模板的重载函数时，编译器优先考虑非模板函数（如果匹配成功）。
- 非模板函数
int Add(int, int)要求两个int参数。调用时传入的1（int类型）完全匹配第一个参数，而2.1（double类型）可通过隐式类型转换（double→int）匹配第二个参数。因此非模板函数是可行的。
2. 模板函数的限制：
- 函数模板
T Add(T left, T right)要求两个参数类型必须相同（均为T）。 - 调用
Add(1, 2.1)传入int和double，编译器无法推导出唯一的T（T不能同时满足int和double），导致模板参数推导失败。因此模板函数不被考虑。
📕三、类模板
背景：如我们C语言当中定义一个栈
代码语言：javascript
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typedef int StackDataType; typedef struct Stack { StackDataType* _Array; int _top; int _capacity; }Stack; 这就有一个问题，我们如果有这也的应用场景，一个栈存int，一个栈存double，怎么办是不是必须要定义两个，那代码量是不是陡然提升
在C语言当中是没法解决这也的问题的
所以模板类就可以解决了
✨3.1 类模板的定义格式
代码语言：javascript
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template <class T> class Stack_CPP { public: Stack_CPP() {} ~Stack_CPP() {} void Push(T x) {} private: T* _a; int _size; int _capacity; }; int main() { Stack_CPP<int> st_cpp_int;//和类实例化的唯一区别就是在类型后面加<模板类型参数> st_cpp_int.Push(1);//注意：这里和类实例化没有任何区别，仍然是有两个参数，有个隐含的this指针 st_cpp_int.Push(2); Stack_CPP<double> st_cpp_double;//模板类就可以轻松解决上述问题 st_cpp_double.Push(1.1); st_cpp_double.Push(2.1); }细节注意：1️⃣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。
