引入：
我们平时需要调用这样的函数时，往往需要写不同类型的函数用于匹配操作不同类型变量
void Swap(int& a, int& b) {
// ...
}
void Swap(double& a, double& b) {
// ...
}
//......
像上面代码中函数重载有一下几个不好的地方：
1、重载的函数仅仅是类型不同，代码复用率比较低，只要有新类型出现时，就需要用户自己增加对应的函数
2、代码的可维护性比较低，一个出错可能所有的重载均出错
这样显然局限性较大，如何实现一个通用的交换函数呢？
答： C++ 创造了 ”模板“：泛型编程
模板：告诉编译器一个模子，让编译器自己根据不同的类型利用该模子来生成代码
只有类型不同，函数的其他逻辑都相同
这里是 根据 广泛的类型 ，写的代码：因此称为泛型编程
泛型编程：编写与类型无关的通用代码，是代码复用的一种手段。模板是泛型编程的基础。
template<typename T>
void Swap(T& a, T& b) {
//...
}
1. 函数模板
1.1 函数模板概念
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。
1.2 函数模板格式
template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型 函数名(参数列表){}
注意：typename 是用来定义模板参数关键字，也可以使用 class (切记：不能使用struct代替class)
使用 模板写 Swap 函数：
template<typename T>
void Swap(T& a, T& b) {
T t = a;
a = b;
b = t;
}
int main()
{
int a = 10, b = 20;
Swap(a, b);
double c = 1.1, d = 2.2;
Swap(c, d);
int* p1 = &a, *p2 = &b;
Swap(p1, p2);
return 0;
}
1.3 模板的原理：
从底层汇编来看，实际上这几个调用的并不是同一个函数
（调试时，编译器演示出来也可能是 假象）
在底层，编译器会识别你参数的类型，根据 template 模板的逻辑，生成一个函数
然后根据参数类型调用对应的函数
需要什么，编译器生成的函数：叫做模板的示例化
因此，本质没变：该写多少个函数就写多少个，只是编译器帮你写了，你自己不用写，半自动化了
在编译器编译阶段，对于模板函数的使用，编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应类型的函数以供 调用。比如：当用 double 类型使用函数模板时，编译器通过对实参类型的推演，将 T 确定为 double 类型，然后产生一份专门处理 double 类型的代码，对于其他类型也是如此。
1.4 函数模板的实例化（进一步讲解）
用不同类型的参数使用函数模板时，称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为：隐式实例化和显式实例化。
1.4.1 隐式实例化：让编译器根据实参推演模板参数的实际类型
在模板的使用中，一个 T 对应一种类型，不能混着用，会报错
举例：
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int a1 = 10, a2 = 20;
double d1 = 10.0, d2 = 20.0;
Add(a1, a2);
Add(d1, d2);
//
//
return 0;
}
在以上代码中写入下面这个操作：
Add(a1, d1);
该语句不能通过编译，因为在编译期间，当编译器看到该实例化时，需要推演其实参类型
通过实参 a1 将 T 推演为 int，通过实参 d1 将 T 推演为 double 类型，但模板参数列表中只有一个T，编译器无法确定此处到底该将 T 确定为 int 还是 double 类型，从而报错
注意：在模板中，编译器一般不会自己进行类型转换操作，因为一旦转化出问题，编译器就需要背黑锅
此时有两种处理方式：
1、用户自己来强制转化 ：
Add(a, (int)d);
Add((double)a, (int)d);
2、使用显式实例化
1.4.2 显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
就是不让 编译器推演，直接显式指定参数类型，
int main(void)
{
int a = 10;
double b = 20.0;
// 显式实例化
Add<int>(a, b);
Add<double>(a, b);
return 0;
}
如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，如果无法转换成功编译器将会报错。
或者两两匹配
Add<int, double>(a, b);
有时候一定要 显式实例化，如返回值不确定的情况：编译器自己推不出来
前面的函数模板是通过传递的函数参数推演类型，而返回值推不出来
template<class T>
T* func(int a)
{
T* p = (T*)operator new(sizeof(T));
new(p)T(a);
return p;
}
int main()
{
func(10); // 报错
return 0;
}
解决办法：显式实例化
func<int>(10);
func<A>(10); // A 是类名
从这里可以看出，显式实例化的匹配，应该是 和这里匹配 template < class T >
1.5 模板参数的匹配原则
（1）一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在，而且该函数模板还可以被实例化为这个非模板函数
即 两者可以同时存在，模板也还可以生成一个相同的
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T>
T Add(T left, T right)
{
return left + right;
}
void Test()
{
Add(1, 2); // 与非模板函数匹配，编译器不需要特化
Add<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本
}
2、对于非模板函数和同名函数模板，如果其他条件都相同，在调动时会优先调用非模板函数而不会从该模板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数， 那么将选择模板
即：优先选 非模板函数，如果模板可以生成一个更加匹配的，就选模板这个
有现成的蛋糕就吃现成的，不吃半成品；如果半成品造出来的蛋糕更好吃，那就选半成品这个
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
// 通用加法函数
template<class T1, class T2>
T1 Add(T1 left, T2 right)
{
return left + right;
}
void Test()
{
Add(1, 2); // 与非函数模板类型完全匹配，不需要函数模板实例化
Add(1, 2.0); // 模板函数可以生成更加匹配的版本，编译器根据实参生成更加匹配的 Add 函数
}
3、模板函数不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换
上面第 二 点：会自动匹配更加适合的版本（模板），但不代表不能使用 非函数模板，这个本身就能类型转换
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
void main()
{
Add(1, 2.2);
}
4、关于返回值的问题
（1）返回 T1 ：int 类型（导致精度丢失）
// 通用加法函数
template<class T1, class T2>
T1 Add(T1 left, T2 right)
{
return left + right;
}
int main()
{
cout << Add(1, 2) << '\n';
cout << Add(1, 2.2) << '\n';
return 0;
}
（2）返回 T2 ：double 类型
（3）返回 auto ：让编译器自己判断类型，避免了精度丢失的问题
// 通用加法函数
template<class T1, class T2>
auto Add(T1 left, T2 right)
{
return left + right;
}
2. 类模板（重要）
类模板和函数模板在用法上没有实质性的区别
2.1 类模板的定义格式
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};
对于下面这段代码：我们可以在 typedef 这里自定义想要的栈元素类型
typedef double DataType;
typedef double DataType;
struct Stack
{
Stack(size_t capacity = 4)
{
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
if (nullptr == _array)
{
perror("malloc申请空间失败");
return;
}
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
void Push(const DataType& data)
{
// 扩容
_array[_size] = data;
++_size;
}
DataType* _array;
size_t _capacity;
size_t _size;
};
int main()
{
Stack st1; // int
Stack st2; // double
return 0;
}
但是，我们定义的 st1 和 st2 不能直接指定要 int 还是 double
即不能同时存在不同的类型，如果要有 int 也要 double 就要写两个类
这两个类，只有元素类型不同，类中各种函数逻辑都一样，刚好适合写成 模板
此时，类模板就派上用场了
我们将 上述 的栈类，写成模板形式
// 类模版
template<typename T>
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity = 4)
{
_array = (T*)malloc(sizeof(T) * capacity);
if (nullptr == _array)
{
perror("malloc申请空间失败");
return;
}
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
void Push(const T& data);
private:
T* _array;
size_t _capacity;
size_t _size;
};
声明和定义分离：直接写会报错，因为编译器不知道 T 是什么类型的
void Stack::Push(const T& data)
{
// 扩容
_array[_size] = data;
++_size;
}
需要加上 模板“声明”，以及类型换成 stack< T >
template<class T>
void Stack<T>::Push(const T& data)
{
// 扩容
_array[_size] = data;
++_size;
}
注意：
模版不建议声明和定义分离到.h 和.cpp会出现链接错误（可能会使编译的时间暴增！！不信自己试试），具体原因后面会讲
要分离也分离在.h（在同一个 头文件中）
2.2 类模板的实例化
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（好好领会）。
int main()
{
// Stack类名，Stack<int> 才是类型
Stack<int> st1; // int
Stack<double> st2; // double
return 0;
}
