#include <iostream>
using namespace std;
void Swap(int& a,int& b){
    int t  = a;
    a = b;
    b = t;
}
void Swap(double& a,double& b){
    double t = a;
    a = b;
    b = t;
}
int main()
{
    int a = 10,b = 20;
    double c = 1.2,d = 3.4;
    Swap(a,b);
    Swap(c,d);
    return 0;
}

可以看到,如果有必要,我們需要交換幾種類型的數(shù)據(jù),就必須寫上幾種重載Swap,這就導(dǎo)致非常的繁瑣,因為我們對其交換邏輯太熟悉了,只是換了變量類型,那有什么辦法可以解決呢?沒錯,這就是我們今天要講的模板.

模板

概念:在生活中,博主舉一個例子,假設(shè)你是一個手辦廠家,現(xiàn)在你需要售出各種材料和顏色做的悟空手辦,首先你需要的就是悟空的模型,然后按照這個模型使用不同的材料.這個模型就是我們在程序中的模板.

模板種類:

函數(shù)模板
類模板

函數(shù)模板

函數(shù)模板的格式:

template<class T1,class T2,...> 
    return_val function_name (para1,para1,...)
{
}

打省略號的都是形參列表,表示參數(shù)量自由,我們現(xiàn)在知道了怎樣使用函數(shù)模板,那試試寫一個Swap模板:

template<class T> 
void Swap (T& a,T& b)
{
    T t = a;
    a = b;
    b = a;
}

按照模板規(guī)范,我們寫出來了Swap的模板,現(xiàn)在測試一下結(jié)果是否正確呢?

發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果完全正確.

然后這里博主有個疑問,就是我們調(diào)用Swap時,編譯器是執(zhí)行的上面模板呢?還是執(zhí)行的通過模板推演出來的函數(shù)呢?

答:通過模板推演出來的函數(shù),因為C++提出模板是為了節(jié)省程序員的時間,我們所省略的工作,只是編譯器替我們完成了.

也就是說,比如我們這樣調(diào)用:

int main()
{
    int a = 10,b = 20;
    Swap(a,b);
    return 0;
}

那么編譯器在底部會推演出一個如下函數(shù),并執(zhí)行:

void Swap(int& a,int& b){
    int t  = a;
    a = b;
    b = t;
}

模板的匹配原則

什么叫做模板的匹配原則呢?

就是說當既有定義出來的明確函數(shù),同時又有模板,那么調(diào)用函數(shù)時候,執(zhí)行的是哪一個?以下面為例:

void Swap(int& a,int& b){
    int t  = a;
    a = b;
    b = t;
}
template<class T> 
void Swap (T& a,T& b)
{
    T t = a;
    a = b;
    b = a;
}
int main()
{
    int a = 10,b = 20;
    Swap(a,b);
    return 0;
}

匹配順序為:

如果有定義出來的函數(shù),且類型完全匹配調(diào)用時實參類型,則執(zhí)行定義出來的函數(shù).
如果定義出來的函數(shù),不符合,則執(zhí)行模板推演.

也就是說,上面的例子中,Swap調(diào)用的是我們定義出來的Swap,而不是模板.

模板的顯示調(diào)用

上面講解的模板使用,其實被稱做隱式調(diào)用,現(xiàn)在,博主介紹一下顯示調(diào)用.

顯示調(diào)用格式:

function<Type1,Type2,..>(para1,para1,...);

也就是說,我們明確知道需要使用的什么類型,并且就想告訴編譯器,我傳給你的是什么類型,然后讓編譯器推演出該類型的函數(shù).比如下面使用:

int a = 10,b = 20;
char c = 'a',d = 'b';
Swap<int>(a,b);  //告訴編譯器我傳的是int類型
Swap<char>(c,d);  //告訴編譯器我傳的是char類型

大家可能會問了,這有什么用呢?既然編譯器會根據(jù)我們的調(diào)用情況進行推演,還進行顯示調(diào)用不是多此一舉嗎?大家請看下面的代碼:

template<class T> 
void Swap (T& a,T& b)
{
    T t = a;
    a = b;
    b = a;
}
int main()
{
    int a = 10;
    double b = 23.22;
    Swap(a,b);         //這樣調(diào)用編譯器就會報錯
    return 0;
}

像上面的調(diào)用方式,是不允許的,因為模板中只有一個T,但是我們傳了兩個類型,編譯器根據(jù)模板將不知道T應(yīng)該是啥類型,而解決上面的問題只有兩種

一是強制性轉(zhuǎn)換類型,比如Swap(a,(int)b);
二是顯示使用模板,比如Swap<int>(a,b);

其次,博主講解模板的顯示調(diào)用還有一個目的就是為了引出下面的類模板.

類模板

類模板和函數(shù)模板相似,定義框架如下:

template <class T1,class T2,...>
    class class_name
    {
    };

我們對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—棧,應(yīng)該算比較了解,而對于經(jīng)常刷力扣的伙伴來說,可能會發(fā)現(xiàn)棧不只是用來存儲int類型,比如還有ListNode*等,那我們大概寫一下其stack模板吧.

template <class T>
class Stack
{
public:
    Stack():data(new T*[10]),top(0),capacity(10) {}
    ~Stack() 
    {
        delete[] data; 
        top = capacity = 0;
    }
    void Push(T& a)
    {}
private:
    T* data;
    int top;
    int capacity;
};

然后我們定義Stack對象,但是對象應(yīng)該存儲的類型是什么呢?如果我們繼續(xù)用最開始的隱式模板方法,發(fā)現(xiàn)完全實現(xiàn)不了,這也就是博主上面為何要講解模板的顯示調(diào)用,因為類模板只能通過顯示調(diào)用實現(xiàn),例子使用如下:

Stack <char> st1;      //定義一個存儲char類型的棧
Stack <int> st2;       //定義一個存儲int類型的棧
Stack <double> st3;    //定義一個存儲double類型的棧

Stack并不是類,其只是一個模板,Stack <int>等才是類

注意1

類模板只是一個模板,他并不屬于類.

注意2

當我們的模板類中的成員函數(shù),在模板中聲明,而在模板外定義時,需要加上模板參數(shù)列表,如下:

template <class T>
class Stack
{
public:
    void Push(T& a);
    bool empty();
private:
    T* data;
    int top;
    int capacity;
};
template <class T> 
void Stack<T>:: Push(T& a)     //需要加上template <class T> ,且在Stack后面加上<T>
{}
template <class T>   
void Stack<T>:: empty()        //需要加上template <class T> ,且在Stack后面加上<T>
{}