文章目錄

• 泛型編程
• 函數模板
• • 函數模板實例化
  • • 隱式實例化
    • 顯式實例化
  • 函數模板的匹配規則
• 類模板
• • 類模板的實例化

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泛型編程

泛型編程旨在削減重復工作，如：

• 將一個函數多次重載不如將他寫成泛型。

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; }

就比如非常常用的swap函數，雖然c++支持重載，但是如果對于這種函數我們每一個都要自己去實現，是一件很麻煩并且多余的工作，因為我們將重復邏輯的東西多次實現。

• 比如我們想向一個封裝好的類添加新的數據成員，重新寫一個不如一開始就寫成泛型。

class Stack {private:int capacity;int size;int* arr; };

如果我們實現了一個棧，如果他此時要存儲其他的數據類型，那我們就必須還要重新修改一個，這無疑是繁瑣的。

所以，C++ 基于重載這一項機制，實現了模板編程，模板作為類或者函數的藍圖，可以針對不同類型，來實現對應操作。

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函數模板

函數模板與類型無關，被調用時根據實參類型產生函數的對應類型版本。

template<typename T1, typename T2,......,typename Tn> //typename即類型名，也可以用class替代，這里的class指的是類型，不能用struct替換

編寫函數模板時，只需要在對應的函數前面加上上面的語句即可，然后將所有需要替換類型的參數改為上面的 T1、T2 即可

template<class T> void Swap(T& left, T& right) {T temp = left;left = right;right = temp; }int main() {int i = 3, j = 4;double a = 3.4, b = 5.6;char x = 'x', y = 'y';Swap(i, j);Swap(a, b);Swap(x, y);cout << i << ' ' << j << endl;cout << a << ' ' << b << endl;cout << x << ' ' << y << endl; }

當我們調用這個模板函數的時候，是生成一個函數重載并調用三次呢？還是生成三個返回值不同的函數各調用一次呢？

通過地址信息可以看到，它調用的是三個不同的函數。

因此，模板函數本身并不是一個函數，而是一個藍圖，通過識別我們傳入的參數，然后在底層生成一個該類型的模板函數，并調用該函數。

并且這個階段是在預處理的時候就進行了，因為如果它是在編譯階段才進行函數的生成，那肯定是無法通過語法的檢查的，所以這一階段只能在預處理進行。

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函數模板實例化

函數模板只在第一次使用的時候才會實例化出來，它的實例化有兩種方法，一種是顯式實例化，一種是隱式實例化。

隱式實例化

template<class T> T Add(const T& left, const T& right) {return left + right; }int main() {int i = 3, j = 4;double a = 3.4, b = 5.6;Add(i, j);Add(a, b);/*Add(i, a);這時編譯器就會報錯，因為需要通過參數推演出對應類型，但是此時就無法推演出到底是將 T 推演成 double 還是將 T 推演成 int*/// 此時有兩種處理方式：1. 用戶自己來強制轉化 2. 使用顯式實例化Add(i, (int)a); // 強制轉化，將 T 推演成 intreturn 0; }

顯式實例化

int main() {int i = 3;double x = 3.4;// 顯式實例化Add<int>(i, x);return 0; }

用尖括號來顯式的聲明，STL 中的容器等就是采用這種顯式的實例化來明確參數的類型。

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函數模板的匹配規則

一個非模板函數可以和一個同名的函數模板同時存在，而且該函數模板還可以被實例化為這個非模板函數。這時如果使用隱式實例化，則會調用非模板函數；如果使用顯式實例化，則調用模板函數。

//非模板函數 int Add(int left, int right) {return left + right; }template<class T> T Add(T left, T right) {return left + right; }int main() {Add(1, 2); // 調用非模板函數Add<int>(1, 2); // 調用模板函數 }

對于非模板函數和同名函數模板，如果其他條件都相同，在調動時會優先調用非模板函數而不會從該模板產生出一個實例。如果模板可以產生一個具有更好匹配的函數， 那么將選擇模板函數。

// 專門處理int的加法函數 int Add(int left, int right) {return left + right; }// 通用加法函數 template<class T1, class T2> T1 Add(T1 left, T2 right) {return left + right; }void Test() {Add(1, 2); // 與非函數模板類型完全匹配，不需要函數模板實例化Add(1, 2.0); // 模板函數可以生成更加匹配的版本，編譯器根據實參生成更加匹配的Add函數 }

模板函數不允許自動類型轉換，但普通函數可以進行自動類型轉換。

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類模板

類模板的用法和函數模板其實一樣

template<class T> class Stack {private:int capacity;int size;T* arr; };

這里的 Stack 不是一個具體的類，他是類模板，也就是一個藍圖，通過這個模板來識別參數的類型并生成對應的模板類。

所以可以理解為類模板是一個類家族，模板類是通過類模板實例化的具體類。

如果類中的成員函數需要在類外定義的話，需要每一個定義前都要聲明一次類模板的參數列表。

template<class T> class Stack { public:void push();void pop(); private:int capacity;int size;T* arr; };template<class T> void Stack<T>::push() {}template<class T> void Stack<T>::pop() {}

還有一個需要注意的地方就是，類模板的所有成員函數都是模板函數。

類模板的實例化

類模板只能夠通過顯式實例化

如 STL 中的幾個容器都是通過類模板實現的：

stack<int> s1;stack<double> s2;

stack<int> 并不是類名，而是顯式實例化指定的類型，stack 才是類名。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++ 泛型编程（一）：模板基础：函数模板、类模板、模板推演成函数的机制、模板实例化、模板匹配规则的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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