1.定義

它是一種泛化的編程方式，其實(shí)現(xiàn)原理為程序員編寫(xiě)一個(gè)函數(shù)/類(lèi)的代碼示例，讓編譯器去填補(bǔ)出不同的函數(shù)實(shí)現(xiàn)。允許您延遲編寫(xiě)類(lèi)或方法中的編程元素的數(shù)據(jù)類(lèi)型的規(guī)范，直到實(shí)際在程序中使用它的時(shí)候。換句話(huà)說(shuō)，泛型允許您編寫(xiě)一個(gè)可以與任何數(shù)據(jù)類(lèi)型一起工作的類(lèi)或方法。

2.模板

模板是泛型編程的基礎(chǔ)，是創(chuàng)建泛型類(lèi)或函數(shù)的藍(lán)圖或公式。庫(kù)容器，比如迭代器和算法，都是泛型編程的例子，它們都使用了模板的概念。每個(gè)容器都有一個(gè)單一的定義，比如 向量，我們可以定義許多不同類(lèi)型的向量，比如 vector 或 vector 。可以使用模板來(lái)定義函數(shù)和類(lèi)，我們來(lái)具體分析一下模板函數(shù)和模板類(lèi)的創(chuàng)建和使用：

2.1 模板函數(shù)

我們想實(shí)現(xiàn)像Python一樣，一個(gè)帶有參數(shù)的方法，它的相同參數(shù)可以傳遞不同類(lèi)型的值。我們通過(guò)下面的例子來(lái)了解一下：

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T>
void Test(T& arg1,T& arg2) // 這是一個(gè)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)變量值交換的函數(shù)
{
    T temp = arg1;
    arg1 = arg2;
    arg2 = temp;
}
// typename 是定義模板的關(guān)鍵字，可以用class來(lái)替代（注意不能用struct）
int main()
{
    int a = 10, b = 20;
    double c = 5.2, d = 10.5;
    Test(a, b);
    Test(c, d);
    cout << a << " " << b << endl;
    cout << c << " " << d << endl;
}
// 輸出結(jié)果：
20 10
10.5 5.2

// 我們交換了int類(lèi)型的a與b的值，double類(lèi)型c和d的值

如果我們將int和double同時(shí)傳給Swap這個(gè)函數(shù)，那么編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)，表示模板參數(shù)T不明確，那么我們需要做如下改動(dòng)：

（1）把函數(shù)傳參中的引用去掉

（2）把a(bǔ)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成double類(lèi)型，Swap((double)a, c)

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T>
void Test(T arg1,T arg2) // 把“&”引用去掉
{
    T temp = arg1;
    arg1 = arg2;
    arg2 = temp;
    cout << arg1 << " " << arg2 << endl;
}

int main()
{
    int a = 10;
    double c = 5.2;

    Test((double)a, c);
    cout << "a:" << a << " c:" << c << endl;
}

// 輸出結(jié)果：
5.2 10
a:10 c:5.2
// a,c值沒(méi)有變，是因?yàn)槲覀儌鲄⑹侵祩鬟f

接下來(lái)我們看一下，多個(gè)模板參數(shù)的情況：

#include<iostream>
#include<typeinfo>
using namespace std;

template<typename T1, typename T2>
void Info(T1 arg1,T2 arg2)
{
    cout << typeid(arg1).name() << endl;
    cout << typeid(arg2).name() << endl;
}

int main()
{
    int a = 10;
    double c = 5.2;

    Info(a, c);
    cout << "a:" << a << " c:" << c << endl;
}

// 輸出結(jié)果：
i
d
a:10 c:5.2

可以看到，實(shí)際上函數(shù)在調(diào)用這個(gè)模板的時(shí)候，已經(jīng)實(shí)例化了這個(gè)函數(shù)（即替換模板參數(shù)為正確參數(shù)類(lèi)型）這時(shí)候在后臺(tái)處理的時(shí)候，其實(shí)Show函數(shù)已經(jīng)實(shí)例化為了下面這個(gè)樣子

void Info(int arg1,double arg2)
{
    cout << typeid(arg1).name() << endl;
    cout << typeid(arg2).name() << endl;
}

2.2 函數(shù)模板實(shí)例化

上面的方式，是編譯器自動(dòng)幫我們實(shí)例化模板參數(shù)。在實(shí)際使用中，我們還可以自己指定實(shí)例化為什么類(lèi)型

• 利用強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換
• 使用<int>直接指定實(shí)例化為int類(lèi)型

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T>
void Test(T arg1,T arg2) // 把“&”引用去掉
{
    T temp = arg1;
    arg1 = arg2;
    arg2 = temp;
    cout << arg1 << " " << arg2 << endl;
}

int main()
{
    int a = 10;
    double c = 5.2;

    Test((double)a, c);    // 強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換
    Test<int>(a, c);        // 直接指定
    cout << "a:" << a << " c:" << c << endl;
}
/*
使用第二種方式的時(shí)候，編譯器會(huì)對(duì)另外一個(gè)不匹配的參數(shù)進(jìn)行隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換。如果轉(zhuǎn)換不成功，則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

另外注意的是，函數(shù)模板參數(shù)T同樣可以用來(lái)作為返回值，但是不能通過(guò)返回值來(lái)推斷參數(shù)T的類(lèi)型。比如下面這個(gè)函數(shù)，我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候就需要直接指定模板參數(shù)T，而不能寫(xiě)一個(gè)int* ptr=test(10)讓編譯器通過(guò)“返回值是int*接收的，所以函數(shù)模板參數(shù)T是int”來(lái)推斷。
*/

2.3 函數(shù)模板實(shí)例化

函數(shù)模板支持給予參數(shù)缺省值，當(dāng)一個(gè)參數(shù)不確定的時(shí)候，函數(shù)模板是支持給予缺省值的

template<typename T=char>
T* Test(int num)
{
	return new T[num];
}

當(dāng)有多個(gè)模板參數(shù)時(shí)，缺省值需要從右往左給，當(dāng)然函數(shù)模板的傳參也支持缺省值：

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T>
void Test(T arg1,T arg2=20) // 把“&”引用去掉
{
    T temp = arg1;
    arg1 = arg2;
    arg2 = temp;
    cout << arg1 << " " << arg2 << endl;
}

int main()
{
    int a = 10;

    Test(a);
}

2.4 模板函數(shù)與普通函數(shù)同時(shí)存在情況

函數(shù)在調(diào)用的時(shí)候，首先會(huì)去調(diào)用已經(jīng)存在的函數(shù)。當(dāng)參數(shù)和已存在的函數(shù)不匹配時(shí)，才會(huì)調(diào)用函數(shù)模板

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T>
void Test(T arg1,T arg2 = 90) 
{
    cout << "Test temp " << arg1 << " " << arg2 << endl;
}

void Test(int arg1,int arg2) 
{
   	cout << "Test " << arg1 << " " << arg2 << endl;
}

int main()
{
    int a = 10, b = 20;
    double c = 5.2, d = 10.5;

    Test(a);
    Test(a, b);
    Test(a, (int)c);    // 強(qiáng)轉(zhuǎn)
    Test((double)a, c); // 強(qiáng)轉(zhuǎn)
    Test<int>(a, c);    // 直接指定為int
}
// 輸出結(jié)果：
Test temp 10 90
Test 10 20
Test 10 5
Test temp 10 5.2
Test temp 10 5

2.5 函數(shù)模板不支持定義和聲明分離

函數(shù)模板的聲明和定義要放在一個(gè)頭文件中。在部分使用場(chǎng)景，會(huì)使用.hpp來(lái)表示這個(gè)頭文件是包含了函數(shù)定義的（即.h和.cpp的集合體）。需要注意，這并不是一個(gè)硬性要求，你也可以直接使用.h，并將聲明和定義放入其中。因?yàn)閱为?dú)的.h聲明會(huì)在源文件頂部展開(kāi)，而此時(shí)函數(shù)模板正常推演參數(shù)，但編譯器并沒(méi)有找到函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，即這是一個(gè)沒(méi)有地址的函數(shù)。從而導(dǎo)致編譯器找不到函數(shù)的地址，產(chǎn)生了符號(hào)表的鏈接錯(cuò)誤。其實(shí)是有的，我們可以在模板函數(shù)定義的.cpp中對(duì)我們需要使用的函數(shù)進(jìn)行顯式實(shí)例化指定

//頭文件
//聲明
template<typename T>
void Test(T arg1, T arg2);
//源文件
//定義
template<typename T>
void Test(T arg1, T arg2)
{
   cout << arg1 << " " << arg2 << endl;
}
//在源文件中顯式實(shí)例化
template
void Test<int>(int arg1, int arg2);
template
void Test<double>(double arg1, double arg2);

顯式實(shí)例化需要對(duì)我們要用的所有函數(shù)進(jìn)行實(shí)例化，比如你需要用double類(lèi)型，只顯示實(shí)例化了int類(lèi)型是不行的，依舊會(huì)報(bào)錯(cuò)。這樣感覺(jué)非常多余……！所以還是把聲明和定義放在同一個(gè)文件里面清晰明了一些。

3 類(lèi)模板

正如我們定義函數(shù)模板一樣，我們也可以定義類(lèi)模板。泛型類(lèi)聲明的一般形式如下所示：

template <class type> class class-name {
.
.
.
}

在這里，type 是占位符類(lèi)型名稱(chēng)，可以在類(lèi)被實(shí)例化的時(shí)候進(jìn)行指定。您可以使用一個(gè)逗號(hào)分隔的列表來(lái)定義多個(gè)泛型數(shù)據(jù)類(lèi)型。

下面的實(shí)例定義了類(lèi) Stack<>，并實(shí)現(xiàn)了泛型方法來(lái)對(duì)元素進(jìn)行入棧出棧操作：文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-530955.html

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cstdlib>
#include <string>
#include <stdexcept>
 
using namespace std;
 
template <class T>
class Stack { 
  private: 
    vector<T> elems;     // 元素 
 
  public: 
    void push(T const&);  // 入棧
    void pop();               // 出棧
    T top() const;            // 返回棧頂元素
    bool empty() const{       // 如果為空則返回真。
        return elems.empty(); 
    } 
}; 
 
template <class T>
void Stack<T>::push (T const& elem) 
{ 
    // 追加傳入元素的副本
    elems.push_back(elem);    
} 
 
template <class T>
void Stack<T>::pop () 
{ 
    if (elems.empty()) { 
        throw out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack"); 
    }
    // 刪除最后一個(gè)元素
    elems.pop_back();         
} 
 
template <class T>
T Stack<T>::top () const 
{ 
    if (elems.empty()) { 
        throw out_of_range("Stack<>::top(): empty stack"); 
    }
    // 返回最后一個(gè)元素的副本 
    return elems.back();      
} 
 
int main() 
{ 
    try { 
        Stack<int>         intStack;  // int 類(lèi)型的棧 
        Stack<string> stringStack;    // string 類(lèi)型的棧 
 
        // 操作 int 類(lèi)型的棧 
        intStack.push(7); 
        cout << intStack.top() <<endl; 
 
        // 操作 string 類(lèi)型的棧 
        stringStack.push("hello"); 
        cout << stringStack.top() << std::endl; 
        stringStack.pop(); 
        stringStack.pop(); 
    } 
    catch (exception const& ex) { 
        cerr << "Exception: " << ex.what() <<endl; 
        return -1;
    } 
}

// 輸出結(jié)果：
7
hello
Exception: Stack<>::pop(): empty stack

到了這里，關(guān)于C++中的泛型詳細(xì)講解的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)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TOY模板網(wǎng)！