C++编程学习指导|C++初阶（初识模板和泛型编程）开发语言|后端|c++

初识模板 1. 模板初阶
1.1 泛型编程

void Swap(int& left, int& right) { // 交换两个整型变量 int tmp = left; left = right; right = tmp; } void Swap(double& left, double& right) { // 交换两个浮点型变量 double tmp = left; //... } void Swap(char*& left, char*& right) { // 交换两个指针变量 char* tmp = left; //... }

如上述代码所示，代码模块的功能非常相似，只是处理的数据类型不同，为每种类型，都写出对应的代码，这样代码复用率太低，且可维护性低。
可以在函数中传入通用的数据类型，从而合并代码，泛型的出现就是专门解决这个问题的。泛型编程的定义就是：编写与类型无关的代码，是一种代码复用的手段。

屏蔽掉数据和操作数据的细节，让算法更为通用，让编程者更多地关注算法的结构，而不是在算法中处理不同的数据类型。编程语言本质上帮助程序员屏蔽底层机器代码的实现，而让我们可以更为关注业务逻辑代码。

泛型编程在 C++ 中，就体现在模板上。可以用模板技术来抽象类型，这样可以写出类型无关的代码。模板是泛型编程的基础，模板是创建泛型类或函数的蓝图或公式。模板分为函数模板和类模板。
1.2 函数模板函数模板的定义格式函数模板代表了一个函数家族，该函数模板与类型无关，类型在使用时被参数化，根据实参类型产生函数的特定函数版本。

//1. template 返回类型函数名 (参数列表) {} //2. template 返回类型函数名 (参数列表) {}

如上两种方式都可以，typename 和 class 都是用来定义模板关键字的。

为解决最开始的例子，交换两个变量的函数代码复用问题，可以使用如下的方式：

template void Swap(T& left, T& right) { T tmp = left; left = right; right = tmp; }

函数模板的原理但当不同数据类型调用该函数模板时，使用的是同一个函数吗？
函数模板本是个蓝图，是编译器产生特定具体类型函数的模具，它本身算是模板而不是函数。模板将重复性的操作交给编译器去执行，产生了多个适用于不同类型的函数。

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参数类型不同，函数栈帧必然不同，那必然不会是同一个函数。vs2019 甚至多了这样的窗口：

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函数地址不同，可见调用的不是同一个函数。在代码编译阶段，对于模板函数，编译器根据传入的实参类型也推演生成对应类型的函数以供调用。
函数模板的实例化不同类型的参数使用该函数模板的过程，称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为两种：隐式实例化和显式实例化。

隐式实例化：编译器根据实参自动推演参数的实际类型的模板实例化过程。
显式实例化：函数名后<>中指定模板参数的类型的实例化过程。

template T Add(const T& rx, const T& ry) { return rx + ry; } int main() { int a = 10, b = 20; double c = 3.33, d = 4.44; //1. 隐式实例化 Add(a, b); Add(c, d); //2. 显式实例化 Add(a, d); Add(a, d); Add(a, d); // Err:类型不一致 Add((double)a, d); // 提前强转参数类型 return 0; }

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。
函数模板的匹配原则

int Add(const int& rx, const int& ry) // 适用于int类型 { return rx + ry; } template T Add(const T& rx, const T& ry) // 通用类型模板 { return rx + ry; }

当存在和函数模板同名同参数列表的函数时，编译器会优先调用普通函数而非模板。

【C++编程学习指导|C++初阶（初识模板和泛型编程）】存在普通函数说明开发者更想使用函数而非模板，调用函数也可以省去模板实例化的环节。

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函数模板不允许自动类型转换，但普通函数传参时允许发生隐式类型转换。

1.3 类模板使用typedef类型重命名不能够支持所有类型，且不能用同一个类创建不同类型成员的对象。只是将一个固定的类型重命名，并不属于泛型编程。
类模板的定义格式定义格式和函数模板类似：

template class 类模板名 { //... };

template class Stack { public: Stack(int capacity = 4) :_top(0), _capacity(capacity) { _data = https://www.it610.com/article/new T[capacity]; } ~Stack() { delete[] _data; _data = nullptr; _top = _capacity = 0; } void Push(T x) { //.... } private: T* _data; int _top; int _capacity; };

类模板的实例化类模板和函数模板的实例化有所不同，类模板实例化必须要在模板名后跟<>并指明类型。类模板是模板而不是类，实例化后生成的类才是真正的类。

//Stack是类模板名，Stack才是类型 Stack st1; Stack st2;

成员函数声明定义分离，函数体定义在类外时，不仅要声明函数所属类域，还要声明模板类型。

template // 声明模板类型 void Stack::Push(T x) { // 声明所属类域 _data[top++] = x; //... }

2. STL 简介
STL（standard template libaray）是 C++ 标准库的重要组成部分：标准模板库。STL 不仅是一个可复用的组件库，而且
是一个包罗数据结构与算法的软件框架。
原始版本
Alexander Stepanov、Meng Lee 在惠普实验室完成的原始版本，本着开源精神，他们声明允许任何人任意运用、拷贝、修改、传播、商业使用这些代码，无需付费。唯一的条件就是也需要向原始版本一样做开源使用。也成为 HP 版本，是所有STL实现版本的始祖。
P. J. 版本
由 P. J. Plauger 开发，继承自 HP 版本，被 Windows Visual C++ 采用，不能公开或修改，缺陷：可读性比较低，符号命名比较怪异。
RW版本
由 Rouge Wage 公司开发，继承自 HP 版本，被 C++ Builder 采用，不能公开或修改，可读性一般。
SGI版本
由 Silicon Graphics Computer Systems，Inc 公司开发，继承自 HP 版本。被 GCC(Linux) 采用，可移植性好，可公开、修改甚至贩卖，从命名风格和编程风格上看，阅读性非常高。学习 STL 要阅读部分源代码，主要参考的就是这个版本。