掌 握 模 板 与 内 存 管 理，你 就 是 下 一 个 C++ 编 程 大 神！代 码 冗 余？内 存 泄 漏？不 存 在 的！
掌 握 模 板 与 内 存 管 理，你 就 是 下 一 个 C++ 编 程 大 神！代 码 冗 余？内 存 泄 漏？不 存 在 的！
💻作 者 简 介：曾 与 你 一 样 迷 茫，现 以 经 验 助 你 入 门 C++。
💡个 人 主 页：@笑口常开xpr 的 个 人 主 页
📚系 列 专 栏：C++ 炼 魂 场：从 青 铜 到 王 者 的 进 阶 之 路
✨代 码 趣 语：swap 模 板 藏 着 偷 懒 的 智 慧：与 其 给 每 个 类 型 写 交 换 代 码，不 如 让 编 译 器 按 类 型 ‘ 抄 作 业 ’，抄 得 又 快 又 准。
💪代 码 千 行，始 于 坚 持，每 日 敲 码，进 阶 编 程 之 路。
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在 C++ 的 编 程 世 界 里， 内 存 管 理 与 代 码 复 用 始 终 是 开 发 者 绕 不 开 的 核 心 话 题。今 天，我 们 聚 焦 于 C++ 模 板 这 一 强 大 工 具，它 宛 如 代 码 世 界 的 “ 万 能 模 具 ”，打 破 类 型 束 缚，让 同 一 份 逻 辑 能 适 配 多 样 数 据 类 型；同 时 也 会 结 合 new/delete 底 层，帮 你 贯 通 内 存 管 理 与 通 用 编 程 的 关 键 脉 络，一 起 解 锁 更 高 效 的 C++ 编 程 姿 势。
模 板
交 换 函 数
实 现 通 用 的 交 换 函 数
voidSwap(int& left, int& right){ int temp = left; left = right; right = temp;}voidSwap(double& left, double& right){ double temp = left; left = right; right = temp;}voidSwap(char& left, char& right){ char temp = left; left = right; right = temp;}缺 点
- 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。
- 代 码 的 可 维 护 性 比 较 低，一 个 出 错 可 能 所 有 的 重 载 均 出 错
定 义
模 板 是 一 个 “代 码 蓝 图”，可 以 根 据 传 入 的 类 型 “生 成” 对 应 版 本 的 具 体 代 码。
核 心 价 值
解 决 “同 逻 辑、不 同 类 型” 的 代 码 冗 余 问 题。
分 类
函 数 模 板
定 义
定 义 一 个 通 用 函 数，参 数 类 型 通 过 模 板 参 数 指 定，编 译 器 会 根 据 传 入 的 实 参 类 型 自 动 生 成 对 应 版 本 的 函 数。
格 式
template<typename T> 使 用 template 和 typename 来 声 明 模 板，这 里 的 typename 也 可 以 使 用 class 来 代 替，不 可 以 使 用 struct。T 是 参 数 类 型，可 以 是 内 置 类 型 或 者 自 定 义 类 型，可 以 作 为 函 数 的 参 数 或 者 返 回 值。
多 个 类 型
template<typename T1,typename T2> 代 码 示 例
#include<iostream> using namespace std; template<typename T>//T是模板参数,类似于形参,定义的是类型voidSwap(T& x1,T& x2){T tmp = x1; x1 = x2; x2 = tmp;} int main(){ int a =0; int b =1; double c =1.1, d =2.2;Swap(a, b); cout << a <<" "<< b << endl;Swap(c, d); cout << c <<" "<< d << endl;return0;}
上 面 的 代 码 中，2 个 Swap 调 用 的 不 是 同 一 个 函 数，编 译 器 通 过 类 型 自 动 推 导 出 函 数。
函 数 模 板 的 原 理
编 译 器 根 据 参 数 类 型 推 导 出 具 体 函 数。
可 以 直 接 使 用 库 里 面 的 swap 模 板，库 里 面 的 swap 是 小 写。
#include<iostream> using namespace std; int main(){ int a =1; int b =2; cout << a <<" "<< b << endl;swap(a, b); cout << a <<" "<< b << endl;return0;}
函 数 模 板 的 实 例 化
隐 式 实 例 化
编 译 器 根 据 实 参 推 演 模 板 参 数 的 实 际 类 型。
#include<iostream> using namespace std; template<classT>TAdd(constT& left,constT& right){return left + right;} int main(){ int a1 =10, a2 =20; double d1 =10.1, d2 =20.2; cout <<Add(a1, d1)<< endl;return0;}
代 码 报 错 是 因 为 a1 和 d1 的 类 型 不 同，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 或 者 double 类 型 而 报 错，在 模 板 中，编 译 器 一 般 不 会 进 行 类 型 转 换 操 作。 下 面 有 两 种 解 决 方 法。
方 法 1
在 参 数 前 面 添 加 强 制 类 型 转 换。
#include<iostream> using namespace std; template<classT>TAdd(constT& left,constT& right){return left + right;} int main(){ int a1 =10, a2 =20; double d1 =10.1, d2 =20.2; cout <<Add(a1,(int)d1)<< endl; cout <<Add((double)a1, d1)<< endl;return0;}
不 同 的 强 制 类 型 转 换，得 到 的 结 果 是 不 一 样 的。
方 法 2
显 示 类 型 转 换，在 函 数 名 后 的 < > 中 指 定 模 板 参 数 的 实 际 类 型
#include<iostream> using namespace std; template<classT>TAdd(constT& left,constT& right){return left + right;} int main(){ int a1 =10, a2 =20; double d1 =10.1, d2 =20.2;//cout << Add(a1, a2) << endl;//cout << Add(d1, d2) << endl;//强制类型转换//cout << Add(a1, (int)d1) << endl;//cout << Add((double)a1, d1) << endl;//显示实例化 cout << Add<int>(a1, d2)<< endl;//隐式类型转换 cout << Add<double>(a1, d2)<< endl;return0;}
Add 函 数 中，使 用 const 是 因 为 隐 式 类 型 转 换 会 产 生 临 时 变 量，临 时 变 量 具 有 常 性。
特 殊 情 况
有 些 函 数 无 法 自 动 推 导，只 能 显 示 实 例 化。
#include<iostream> using namespace std; template<typename T>T*Alloc(int n){returnnewT[n];} int main(){ double* p1 = Alloc<double>(10);return0;}泛 型 编 程
使 用 模 板 来 完 成 的，代 码 针 对 广 泛 的 类 型。
类 模 板
格 式
template<class T1, class T2, ..., class Tn> class 类模板名 { //类内成员定义 }; 类 模 板 可 以 定 义 多 个 模 版 参 数。
代 码 示 例
类 模 板 只 能 显 示 实 例 化，不 能 传 递 参 数。
#include<iostream> using namespace std; template<typename T>classStack{public:Stack(size_t capacity =3){ cout <<"StackInt(size_t capacity = 3)"<< endl; _array =newT[capacity];//只需要个数 _capacity = capacity; _size =0;}voidPush(constT& data){ _array[_size]= data; _size++;}~Stack(){ cout <<"~StackInt()"<< endl;if(_array){free(_array); _array =NULL; _capacity =0; _size =0;}}private:T* _array; int _capacity; int _size;}; int main(){ Stack<int> s1;//int Stack<double> s1;//doublereturn0;}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。
普 通 类，类 名 和 类 型 一 样，类 模 板，类 名 和 类 型 不 一 样。例 如：类 名：Stack，类 型：Stack< T >。
template< typename T > 的 作 用 范 围 是 下 一 个 函 数 或 者 类。
总 结
模 板 的 出 现，让 C++ 代 码 摆 脱 了 重 复 冗 余 的 枷 锁，无 论 是 函 数 模 板 实 现 通 用 逻 辑 复 用，还 是 类 模 板 构 建 灵 活 数 据 结 构，都 极 大 提 升 了 编 程 效 率 与 代 码 可 维 护 性。掌 握 这 些 知 识，就 像 拿 到 了 C++ 进 阶 的 密 钥，助 力 我 们 写 出 更 简 洁、更 高 效、更 具 扩 展 性 的 代 码，在 编 程 之 路 上 走 得 更 远、更 稳，去 探 索 更 广 阔 的 代 码 天 地。
