为什么说C++时C语言的plus——模板

要努力，但不要着急，繁花锦簇，硕果累累都需要过程！

前言：

C++语言既要兼容C语言，又在很多地方做了升级改变，引入了许多新的东西，补充C语言的不足，本章介绍的是C++针对C语言的不足，引入了一个新的东西——模板，接下来详细介绍一下什么是模板，模板有什么用。

1.泛型编程

实现两个数的交换：

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;
}

在C语言中实现两个数的交换，我们需要对不同的数据类型写不同的函数来实现，这种方式虽然能够实现两个数的交换，但是种过程比较繁琐，那有没有一种东西可以只写一个函数，就能够实现对不同的数据类型的两个数进行交换？C++中引入的模板就是针对这种情况而进行设计的。

泛型编程：编写与类型无关的通用代码，模板是泛型编程的基础

2.模板

2.1模板的概念及分类：

举个例子：

模板就如图中的模具一样，有需要的时候只需要使用模具复刻一份出来就行了

模板的分类：

在C++语言中模板分为函数模板和类模板：

2.2函数模板：

1.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.函数模板的格式：

template<typename T>

template 和 typename 是C++中定义模板引入的关键字，T是任意的。

注：typename可以用calss替代

交换两个数现在就可以用模板来实现了：

3.函数模板实现的原理：

函数模板是一个蓝图，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，当实现两个数交换的时候编译自动推导类型生成相应的函数

4.函数模板的实例化：

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

template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)
{
    T temp = left;
    left = right;
    right = temp;
}
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    double c = 20.0;
    double d = 10.0;
    Swap(a, b);
    Swap(c, d);
    return 0;
}

注：在隐式实例化的过程中，针对上图这种情况编译器在推导的时候不确定需要推导为int还是double,因此会报错

解决方法：需要进行强转：

注：强制转化的时候会生成一个临时变量，该临时变量具有常性，因此在用引用的时候需要用const修饰

2.显示实例化：

5.函数模板的匹配原则：

编译器允许一个同名的非模板函数和模板函数同时存在

注：当非模板函数和模板函数同时存在的时候，编译器会优先使用非模板函数

2.3类模板

类模板实例化与函数模板实例化不同，函数模板在传递类型的会自动推导，而类模板没有机会进行推导，因此类模板实例化需要显示实例化

template<typename T>
class Stack
{
public:
    Stack(int capacity = 4)
    {
        cout << "Stack(int capacity = )" <<capacity<<endl;

        _a = (T*)malloc(sizeof(T)*capacity);
        if (_a == nullptr)
        {
            perror("malloc fail");
            exit(-1);
        }

        _top = 0;
        _capacity = capacity;
    }
    
    ~Stack()
    {
        cout << "~Stack()" << endl;

        free(_a);
        _a = nullptr;
        _top = _capacity = 0;
    }

    void Push(const T& x)
    {
        // ....
        // 扩容
        _a[_top++] = x;
    }

private:
    T* _a;
    int _top;
    int _capacity;
};

总结：

有了模板的时候不管是使用模板函数还是使用模板类，大大减轻了代码量，使程序更加简洁，使用起来更加方便