一、什么是泛型编程

问题：如何实现一个加法函数呢？假设加法函数的参数类型有整形、浮点型、字符型等。
可能少年想的是利用函数重载来编写。如：

#include<iostream>
using namespace std;
int Add(int x, int y)
{return x + y;
}
float Add(float x, float y)
{return x + y;
}
double Add(double x, double y)
{return x + y;
}
char Add(char x, char y)
{return x + y;
}
int main()
{return 0;
}

虽然使用函数重载可以解决上面的需求，但是却有几点不足之处。如：
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，一个出错可能所以的重载均出错。
C++中为了解决这样的场景，特意存在一个类似模具的功能的工具名叫模板。
而模板又分两类：
1.函数模板
2.类模板

二、函数模板

2.1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。

2.2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){}
如：

#include<iostream>
using namespace std;
template<typename T>
T Add(T x, T y)
{return x + y;
}
int main()
{return 0;
}

注：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)

2.3函数模板的原理

函数模板是一个蓝图，它本身并不是函数，是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。所以其实模板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器。
在这里插入图片描述
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，对于字符类型也是如此。

2.4函数模板的实例化

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.隐式实例化：让编译器自己推。但是有缺陷。如：

 #include<iostream>
using namespace std;
template<typename T>
bool IsGreater(const T& x, const T& y)
{return x > y;
}
int main()
{//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// cout << IsGreater(3, 3.1415) << endl;//通过实参3将T推演为int，通过实参3.1415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 或者 double类型而报错//注意：在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作，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 2. 使用显式实例化cout << IsGreater(3, (int)3.1415) << endl;return 0;
}

显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型

#include<iostream>
using namespace std;
template<typename T>
bool IsGreater(const T& x, const T& y)
{return x > y;
}
int main()
{//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// cout << IsGreater(3, 3.1415) << endl;//通过实参3将T推演为int，通过实参3.1415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 或者 double类型而报错//注意：在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作，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 //cout << IsGreater(3, (int)3.1415) << endl;//2. 使用显式实例化cout << IsGreater<int>(3, 3.1415) << endl;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。

三、类模板

3.1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
};

如：

#include<iostream>
using namespace std;
template<class T>
class Vector
{
public:Vector(int capacity);{Capacity = capacity;Arr = new T[Capacity];Size = 0;}void Push_back(const T& val){//CheckCapacity(*this);Arr[size++] = val;}
private:T* Arr;int Size;int Capacity;
};int main()
{Vector<int> v1(4);//存储整形的顺序表Vector<char> v2(4);//存储字符的顺序表Vector<float> v3(4);//存储浮点型的顺序表return 0;
}

3.2类模板的成员函数的声明与定义分开的写法

当模板函数的声明与定义分开写法有点怪。比如:

#include<iostream>
using namespace std;
template<class T>
class Vector
{
public:Vector(int capacity);void Push_back(const T& val);
private:T* Arr;int Size;int Capacity;
};template<class T>
Vector<T>::Vector(int capacity)
{Capacity = capacity;Arr = new T[Capacity];Size = 0;
}template<class T>
void Vector<T>::Push_back(const T& val)
{//CheckCapacity(*this);Arr[size++] = val;
}int main()
{Vector<int> v1(4);//存储整形的顺序表Vector<char> v2(4);//存储字符的顺序表Vector<float> v3(4);//存储浮点型的顺序表return 0;
}