.什么是泛型编程比如说我们如何实现一个通用的交换函数呢int型、double型、char型的交换12345678910111213141516171819voidSwap(int left,int right){inttemp left;left right;right temp;}voidSwap(double left,double right){doubletemp left;left right;right temp;}voidSwap(char left,char right){chartemp left;left right;right temp;}......虽然我们可以使用函数重载来实现但是有一下几个不好的地方1重载的函数仅仅只是类型不同代码的复用率比较低当新类型出现时就需要增加对应的函数。2代码的可维护性比较低一个出错可能所有的重载均出错。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。包括函数模板和类模板。前面我们介绍的vector,list,map都是一种数据结构容器容器本身的存储结构不同各容器中存在的数据类型也可以不同。但我们在访问这些容器中数据时拥有相同的方式。这种方式就叫做“泛型编程”顾名思义不同的类型采用相同的方式来操作。2.函数模板(1)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。(2)函数模板格式123templatetypenameT1,typenameT2,......,typenameTn返回值类型 函数名(参数列表){}//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)1234567templatetypenameTvoidSwap(T left , T right){T temp left;left right;right temp;}(3)函数模板的原理函数模板是一个蓝图它本身并不是函数是编译器通过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函数模板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。(4)函数模板的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12345678910111213141516171819202122templateclassTT Add(constT left,constT right){returnleft right;}intmain(){inta1 10, a2 20;doubled1 10.0, d2 20.0;Add(a1, a2);Add(d1, d2);/*Add(a1, d1);该语句不能通过编译因为在编译期间当编译器看到该实例化时需要推演其实参类型通过实参a1将T推演为int通过实参d1将T推演为double类型但模板参数列表中只有一个T编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错注意在模板中编译器一般不会进行类型转换操作因为一旦转化出问题编译器就需要背黑锅*/// 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);return0;}2)显式实例化在函数名后的中指定模板参数的实际类型123456789intmain(void){inta 10;doubleb 20.0;// 显式实例化Addint(a, b);return0;//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。}(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模板函数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。1234567891011121314intAdd(intleft,intright)// 专门处理int的加法函数{returnleft right;}templateclassT// 通用加法函数T Add(T left, T right){returnleft right;}voidTest(){Add(1, 2);// 与非模板函数匹配编译器不需要特化Addint(1, 2);// 调用编译器特化的Add版本}2对于非模板函数和同名模板函数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。123456789101112131415intAdd(intleft,intright)// 专门处理int的加法函数{returnleft right;}templateclassT1,classT2// 通用加法函数T1 Add(T1 left, T2 right){returnleft right;}voidTest(){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, 2.0);// 模板函数可以生成更加匹配的版本编译器根据实参生成更加匹配的Add函数}3.类模板(1)类模板的定义格式12345templateclassT1,classT2, ...,classTnclass类模板名{// 类内成员定义};1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435// 动态顺序表// 注意Vector不是具体的类是编译器根据被实例化的类型生成具体类的模具templateclassTclassVector{public:Vector(size_tcapacity 10): _pData(newT[capacity]), _size(0), _capacity(capacity){}// 使用析构函数演示在类中声明在类外定义。~Vector();voidPushBack(constT data)voidPopBack()// ...size_tSize() {return_size;}T operator[](size_tpos){assert(pos _size);return_pData[pos];}private:T* _pData;size_t_size;size_t_capacity;};// 注意类模板中函数放在类外进行定义时需要加模板参数列表templateclassTVectorT::~Vector(){if(_pData)delete[] _pData;_size _capacity 0;}(2)类模板的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。123// Vector类名Vectorint才是类型Vectorint s1;Vectordouble s2;