【C++】什么是函数模板_类模板？

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一、函数模板

在这里插入图片描述

1.什么是函数模板？

函数模板简单来说就是一个模板，与函数参数的类型无关，是一个模子，不是真正的函数，实例化的函数会根据实参的类型自动推导类型。

2.函数模板格式

template<typename T1,typename T2...>

返回值类型 函数名(参数列表)
{}

3.函数模板原理

函数模板是一个模板，并不是真正的函数，它是根据传递过来的实参的类型实例化一个具体的函数，相当于我们将重复的事情交给了编译器来操作。

比如说：

template<typename T>

T Add(const T& a1, const T& a2)
{
    return a1 + a2;
}


int main()
{
    int a = 10, b = 20;
    double c = 3.14,d = 2.11;
    cout << Add(a, b) << endl;
    cout << Add(c, d) << endl;	
    return 0;
}

我们定义了一个加法函数的函数模板，来进行加法操作，函数模板会根据我们传递的实参的类型自动实例化出不同的Add函数，这些函数之间构成函数重载。

4.函数模板实例化

（1）隐式实例化

举一个简单的例子: 在我们定义的函数模板中，只给定一个模板参数类型，但是我们可能会有两个不同的实参类型。

template<typename T>

T Add(const T& a1, const T& a2)
{
    return a1 + a2;
}


int main()
{
    int a = 10;
    double b = 20.3;
    cout << Add(a, b) << endl;

    return 0;
}

对于只有一个类型的函数模板，却同时出现了两种不同类型的实参，编译器就无法确认到底用哪个实参类型实例化了。

解决办法：

int main()
{
    int a = 10;
    double b = 20.3;
    cout << Add((double)a, b) << endl;
	
	cout << Add(a, (int)b) << endl;
	//可能存在精度丢失的情况
    return 0;
}

隐式类型转换，就可以解决编译器无法识别的情况。

（2）显示实例化

template<typename T>

T Add(const T& a1, const T& a2)
{
    return a1 + a2;
}


int main()
{
    int a = 10;
    double b = 20.3;
    cout << Add(a, b) << endl;

    return 0;
}

对于这个案例，还有一种解决方案：

int main()
{
    int a = 10;
    double b = 20.3;
    cout << Add<int>(a, b) << endl;

    return 0;
}

这样的方法叫做显式实例化，实际生活中，我们很少会遇到需要显式实例化的情况，不过对于下面的情况，就必须要显式实力化。

template<class T>
T* Alloc(int n)
{
    return new T[n];
}

int main()
{
    Alloc<double>(10);
    return 0;
}

在这样的情况下，我们没有使用函数模板类型，所以仅仅传递实参n无法推导T的类型，这种情况下必须要使用显式实例化。

二.类模板

1.类模板定义格式

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

2.类模板的实例化

注意：

普通类的类型和类名相同模板类的类型和类名不同

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。

比如：

// string类名，string<int>才是类型
string<int> s1;
string<double> s2;

1.不管是类模板还是函数模板，其作用范围就是紧跟着的类/函数。

也就是看{}

2.类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表 比如：

template<typename T>
class Stack
{
public:
    Stack(size_t capacity = 3);

    void Push(const T& data);   

    // 其他方法...
    ~Stack()
    {
        if (_array)
        {
            delete[]_array;
            _capacity = _size = 0;
        }

    }

private:
    T* _array;
    int _capacity;
    int _size;
};

//缺省参数不能给在函数定义，只能在声明给缺省值
//模板的作用域就是专门给一个函数或者一个类用的
//可以看{}的作用范围是那里，模板的作用范围就是哪里。
template<typename T>
Stack<T>::Stack(size_t capacity)
{
    _array = new T[capacity];
    _capacity = capacity;
    _size = 0;
}

template<typename T>
void Stack<T>::Push(const T& data)
{
    // CheckCapacity();
    _array[_size] = data;
    _size++;
}