Template

一个模板完全都是声明，应该只有 .h，而不含有 .cpp

当我们需要操作不同类型的，功能和实现类似的容器，往往就需要使用模板元编程。

其他的一些解决方案：

1. 构造公共父类（Java 的 Object 类）
   • 可能无法实现（C++ 没有单根结构，有 Fully in 结构）
2. 复制代码
   • 设计不良
3. 无类型的容器
   • 类型检查非常差

概念

模板实际上是代码的重用。

• 产生了泛型编程（generic programming）
• 在定义中将类型作为参数

分为函数模板和类模板。注意，模板不是类或者函数，它用于生成类或函数。

模板本身不会存在于编译后的代码中。

模板实例化指用模板和具体的类型生成具体的函数和类。

函数模板

模板声明

使用 template 关键字来声明模板，其中用 typename 或 class声明类型参数，他们是等价的。

template<typename _Tp>
void swap(_Tp& x, _Tp& y){
    _Tp temp = x;
    x = y;
    y = temp;
}

模板实例化

#include <algorithm>
#include <iostream>

int add(int x, int y){
    return x + y;
}

template<typename _Tp>
_Tp add(_Tp x, _Tp y){
    return x + y;
}

signed main(int argc, char **argv){
    std::cout << add(1, 2) << std::endl; 
    std::cout << add(1.1, 2.2) << std::endl;
    return 0;
}

编译，使用 nm -CU a.out 指令，可以发现定义了两个函数
T add(int, int) 和 T double add<double>(double, double)。

一般情况下（全部

可以显式地实例化：add<double>(1.1, 2.2)。在函数参数不能推断出模板中所有参数时，请使用显式实例化。

参数匹配

可以发现，如果有原生的完全匹配的函数，优先使用原生函数，例如 add(1, 2) 调用 add(int, int)。

其次，如果有模板能完全匹配的函数，使用模板生成函数，例如 add(1.1, 2.2) 调用 add<double>(dobule, double)。

再其次，尝试使用类型转换来匹配其他原生函数。但是，类型转换不能用于匹配模板，例如 add(1, 2.2)。

类模板

模板声明

template<typename T>
class Vector{
public:
    Vector(int s):size(s){
        content = new T[size];
    }
    virtual ~Vector(){
        delete[] content;
    }
    T& operator[](int p){
        return content[p];
    }
private:
    T* content;
    int size;
};

可以在模板参数中使用一些常量

template<typename T, int bounds = 100>
class Container{
public:    
private:
    int content[bounds];//ok
}
Container<int, 500> v1;
Container<int> v2;

这样的操作可以让代码稍微快一点（相比于动态内存分配），但会造成代码冗余（所有容器都需要指定长度、内部实现都要带参数），所以应当慎重使用。

模板实例化

Vector<int> vi(4);
Vector<std::string> vs(4);

可以嵌套实例化

std::vector<std::vector<int>> array;
std::vector<int (*)(std::vector<double>&, int)> funcptr;

继承

template<typename T>
class Derived: public Base;

template<typename T>
class Derived: public List<T>;

class Group: public List<Employee*>;

模板可以从实例类继承，可以从类模板继承。

实例类只能从实例类继承。

备注

总的来说，模板的内容应该全部放在头文件中，不能用单独的 .cpp 文件来保存实现。

这是因为，模板并不是函数或类，全部都是声明，编译后只有实例化的函数和类会留在 .obj 中。

静态变量

对于同一个模板类的静态变量，应该在 .h 中声明其位置：

template<typename T>
int Derived<T>::size = 10;

这样实际调用时，会为每个不同的 T 生成一个 size 变量。

使用建议

在编写一个模板时，可以注意以下要点：

1. 先编写一个非模板的版本（实例）
2. 准备一些测试数据，准备用于测试效率和正确性
3. 通过观察，确定需要作为参数的类型
4. 将类型转换为类型参数，并使用数据测试