1. 模板

首先模板分為函數(shù)模板和類模板

想到模板，就會(huì)聯(lián)想到泛型編程

泛型編程：編寫與類型無關(guān)的通用代碼，是代碼復(fù)用的一種手段。模板是泛型編程的基礎(chǔ)。

網(wǎng)圖：

在之前，我們已經(jīng)知道了函數(shù)重載

還是那一個(gè)例子 Swap函數(shù)交換 int double char

哪怕是函數(shù)重載，我們也要寫三個(gè)，但是如果有了模板，我們只需要：

告訴編譯器一個(gè)模板，讓編譯器根據(jù)不同的類型利用該模板來生成代碼

2. 函數(shù)模板

2.1 函數(shù)模板概念

函數(shù)模板代表了一個(gè)函數(shù)家族，該函數(shù)模板與類型無關(guān)，在使用時(shí)被參數(shù)化，根據(jù)實(shí)參類型產(chǎn)生 函數(shù)的特定類型版本。（上面的圖就是一個(gè)函數(shù)模板的例子）

2.2 函數(shù)模板格式

template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>

返回值類型 函數(shù)名 ( 參數(shù)列表 ){}

template<typename T>
void Swap( T& left,  T& right) 
{
    T temp = left;
    left = right;
    right = temp; 
}

注意： typename 是 用來定義模板參數(shù) 關(guān)鍵字 ， 也可以使用 class( 切記：不能使用 struct 代替 class)

2.3 函數(shù)模板原理

函數(shù)模板是一個(gè)藍(lán)圖，它本身并不是函數(shù)，是編譯器用使用方式產(chǎn)生特定具體類型函數(shù)的模具。 所以其實(shí)模板就是將本來應(yīng)該我們做的重復(fù)的事情交給了編譯器。 簡(jiǎn)單說就是本來我們應(yīng)該多去寫的Swap的重復(fù)工作去給編譯器做了 網(wǎng)圖：

在編譯器編譯階段 ，對(duì)于模板函數(shù)的使用， 編譯器需要根據(jù)傳入的實(shí)參類型來推演生成對(duì)應(yīng)類型 的函數(shù) 以供調(diào)用。比如： 當(dāng)用 double 類型使用函數(shù)模板時(shí)，編譯器通過對(duì)實(shí)參類型的推演，將 T 確定為 double 類型，然后產(chǎn)生一份專門處理 double 類型的代碼 ，對(duì)于字符類型也是如此。

2.4 函數(shù)模板的實(shí)例化

用不同類型的參數(shù)使用函數(shù)模板時(shí) ，稱為函數(shù)模板的 實(shí)例化 。模板參數(shù)實(shí)例化分為： 隱式實(shí)例化 和顯式實(shí)例化 。

1. 隱式實(shí)例化：讓編譯器根據(jù)實(shí)參推演模板參數(shù)的實(shí)際類型

2. 顯式實(shí)例化：在函數(shù)名后的 <> 中指定模板參數(shù)的實(shí)際類型

2.5 模板參數(shù)的匹配原則

1. 一個(gè)非模板函數(shù)可以和一個(gè)同名的函數(shù)模板同時(shí)存在，而且該函數(shù)模板還可以被實(shí)例化為這 個(gè)非模板函數(shù)

就比如一個(gè)模板的Add和一個(gè)自己實(shí)現(xiàn)的Add可以一起存在

然后：

void Test ()
{
      Add ( 1 , 2 );       // 與非模板函數(shù)匹配，編譯器不需要特化
      Add < int > ( 1 , 2 );   // 調(diào)用編譯器特化的 Add 版本
}

2. 對(duì)于非模板函數(shù)和同名函數(shù)模板，如果其他條件都相同，在調(diào)動(dòng)時(shí)會(huì)優(yōu)先調(diào)用非模板函數(shù)而 不會(huì)從該模板產(chǎn)生出一個(gè)實(shí)例。如果模板可以產(chǎn)生一個(gè)具有更好匹配的函數(shù)， 那么將選擇模板。

簡(jiǎn)單說會(huì)先找自己實(shí)現(xiàn)的有沒有，沒有就去看模板能不能實(shí)例化一個(gè)。

3. 模板函數(shù)不允許自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換，但普通函數(shù)可以進(jìn)行自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換

2.6聲明定義分離

也可以聲明定義分離

不同的是模板參數(shù)聲明定義都要給

3. 類模板

3.1 類模板格式

template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 類模板名
{
    // 類內(nèi)成員定義
};

這里就習(xí)慣用上class，上面的函數(shù)模板是typename

3.2 類模板的實(shí)例化

類模板實(shí)例化與函數(shù)模板實(shí)例化不同， 類模板實(shí)例化需要在類模板名字后跟 <> ，然后將實(shí)例化的 類型放在 <> 中即可，類模板名字不是真正的類，而實(shí)例化的結(jié)果才是真正的類 。

雖然有警告，但是為了測(cè)試，問題不大。我們可以發(fā)現(xiàn)這里是創(chuàng)建了兩個(gè)對(duì)象的，因?yàn)樗麄冊(cè)诟髯缘哪挲g和身高打印都是有所區(qū)別的（有無小數(shù)）

在這里 Student 這個(gè)類是一個(gè)模板，我們用這個(gè)模板創(chuàng)建了兩個(gè)對(duì)象 分別是張三和李四

注意：Student 不是具體的類，是編譯器根據(jù)被實(shí)例化的類型生成具體類的模具 PS：上面是用的Init，習(xí)慣還沒改過來，大家還是用構(gòu)造函數(shù)比較好

3.3 類模板中函數(shù)放在類外進(jìn)行定義時(shí)

需要加模板參數(shù)列表

4. 模板分離編譯

4.1 什么是分離編譯

一個(gè)程序（項(xiàng)目）由若干個(gè)源文件共同實(shí)現(xiàn)，而每個(gè)源文件單獨(dú)編譯生成目標(biāo)文件，最后將所有目標(biāo)文件鏈接起來形成單一的可執(zhí)行文件的過程稱為分離編譯模式。

4.2 模板的分離編譯

假如有以下場(chǎng)景，模板的聲明與定義分離開，在頭文件中進(jìn)行聲明，源文件中完成定義：

// a.h
template<class T> 
T Add(const T& left, const T& right);
// a.cpp
template<class T> 
T Add(const T& left, const T& right) 
{
    return left + right; 
}
// main.cpp
#include"a.h"
int main()
{
    Add(1, 2);
    Add(1.0, 2.0);
    return 0; 
}

我們開始運(yùn)行

問題：會(huì)出現(xiàn)鏈接錯(cuò)誤。

原因：首先程序運(yùn)行是要預(yù)處理，編譯匯編和鏈接。對(duì)于頭文件的內(nèi)容，a.cpp .i .s .o模板都是空的，因?yàn)榫幾g器下不了手，不知道T是啥。（模板是在編譯階段處理，不是預(yù)處理）

main.cpp 里面因?yàn)橹挥新暶?，所以call是不知道地址的

然后鏈接的時(shí)候，因?yàn)閍.cpp是沒有生成對(duì)應(yīng)的函數(shù)的（因?yàn)橹癟不知道），所以鏈接的時(shí)候會(huì)發(fā)生鏈接錯(cuò)誤。

簡(jiǎn)單說就是編譯的時(shí)候經(jīng)過模板的定義了但是因?yàn)門不知道所以不會(huì)生成對(duì)應(yīng)的匯編代碼，導(dǎo)致最后main.cpp里面要調(diào)用的時(shí)候并沒有生成對(duì)應(yīng)的函數(shù)所以會(huì)出現(xiàn)鏈接錯(cuò)誤。

解決：

• 放在一個(gè)名為 .hpp 的文件，也是就是這個(gè)文件是.h和.cpp的合體，寓意更好。直接.h也可以哈。（推薦）
• 對(duì)于上面的原因?qū)ΠY下藥，因?yàn)橹挥新暶鳑]有生成對(duì)應(yīng)的定義，所以我們直接在 a.cpp 文件 顯示實(shí)例化指定在定義的下面加上：

template
int Add<int>(int& left, int& right);
template
double Add<double>(double& left, double& right);

為什么：

但是為什么放在一起就沒有鏈接錯(cuò)誤了？

因?yàn)槁暶骱投x放在一起，調(diào)用函數(shù)的時(shí)候直接實(shí)例化call地址去了，所以不報(bào)錯(cuò)并不是因?yàn)殒溄幽苷业?，而是根本沒有去找，直接call地址了。

5. 缺省值與返回值

也可以有缺省值（半/全），但是必須是從右往左缺?。惐群瘮?shù)），因?yàn)閭鲄⑹菑淖笸覀鞯?/p>

也可以模板做返回值

6. 總結(jié)

優(yōu)點(diǎn)：

1. 模板復(fù)用了代碼，節(jié)省資源，更快的迭代開發(fā)， C++ 的標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù) (STL) 因此而產(chǎn)生

2. 增強(qiáng)了代碼的靈活性

缺陷：

1. 模板會(huì)導(dǎo)致代碼膨脹問題，也會(huì)導(dǎo)致編譯時(shí)間變長(zhǎng)

2. 出現(xiàn)模板編譯錯(cuò)誤時(shí)，錯(cuò)誤信息非常凌亂，不易定位錯(cuò)誤

到此這篇關(guān)于C++模板Template詳解及其作用介紹的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++模板內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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