模板（Templates）在编程中是一个非常重要的概念，特别是在C++中。它是一种泛型编程的技术，允许程序员定义处理未知数据类型的函数或类。通过使用模板，程序员可以编写处理任意数据类型的代码，而不需要对每种数据类型都重写代码。
模板可以分为函数模板和类模板两种类型。函数模板允许程序员定义一个可以处理不同数据类型的函数，而类模板则允许程序员定义一个可以处理不同数据类型的类。
函数模板的一般形式如下：
template <typename T>void functionName(T param) {// 函数体}
在这个例子中，T 是一个类型参数，表示函数可以接受任何类型的参数。在函数体中，T 可以被用作任何类型，包括变量声明、返回类型等。
类模板的一般形式如下：
template <typename T>class ClassName {// 类体};
在这个例子中，T 是一个类型参数，表示类可以包含任何类型的成员变量或函数。在类体中，T 可以被用作任何类型，包括变量声明、返回类型等。
通过使用模板，程序员可以编写更加通用和可复用的代码，提高代码的利用率和可维护性。同时，模板还可以提高代码的安全性，因为类型检查在编译时进行，而不是在运行时进行。
接上一章继续:第十五章丨C++编程宝典：快速上手、深入进阶、挑战高级技巧，助你成为编程达人 – 菜鸟资源 (xiciw.com)
9. 模板(Templates)
泛型(Generic Programming)即是指具有在多种数据类型上皆可操作的含意。泛型编程的代表作品 STL 是一种高效、泛型、可交互操作的软件组件。
泛型编程最初诞生于 C++中，目的是为了实现 C++的 STL（标准模板库）。其语言支持机制就是模板（Templates）。模板的精神其实很简单：参数化类型。换句话说，把一个原本特定于某个类型的算法或类当中的类型信息抽掉，抽出来做成模板参数 T。
9.1. 函数模板
9.1.1. 函数重载实现的泛型
#include <iostream>using namespace std;void swap(int &a, int& b){int t = a;a = b;b = t;}void swap(double &a,double b){double t = a;a = b;b = t;}int main(){int ia = 10; int ib = 20;swap(ia,ib);cout<<ia<<ib<<endl;double da = 10, db = 20;swap(da,db);cout<<da<<db<<endl;return 0;}
9.1.2. 函数模板的引入
语法格式
template<typename/class 类型参数表>返回类型 函数模板名(函数参数列表){函数模板定义体}
template 是语义是模板的意思，尖括号中先写关键字 typename 或是 class ，后面跟一个类型 T,此类即是虚拟的类型。至于为什么用 T,用的人多了，也就是 T 了。
9.1.3. 函数模板的实例
调用过程是这样的，先将函数模板实再化为函数，然后再发生函数调用。
#include <iostream>using namespace std;template <typename T>void Swap(T& a,T &b ){T t = a;a = b;b = t;}int main(){int ia = 10; int ib = 20;Swap(ia,ib); //Swap<int>(ia,ib);cout<<ia<<ib<<endl;double da = 10, db = 20;Swap(da,db); //Swap<double>(da,db);cout<<da<<db<<endl;string sa ="china"; string sb = "America";Swap(sa,sb);cout<<sa<<sb<<endl;return 0;}
9.1.4. 小结
函数模板，只适用于函数的参数个数相同而类型不同，且函数体相同的情况。如果个数不同，则不能用函数模板。
9.2. 类模板
9.2.1. 引例
Stack 类
#include <iostream>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <string.h>using namespace std;class Stack{public:Stack(int size=1024);~Stack();bool isEmpty();bool isFull();void push(int data);int pop();private:int* space;int top;};Stack::Stack(int size){space = new int[size];top = 0;}Stack::~Stack(){delete []space;}bool Stack::isEmpty(){return top == 0;}bool Stack::isFull(){return top == 1024;}void Stack::push(int data){space[top++] = data;}int Stack::pop(){return space[--top];}int main(){Stack s(100);if(!s.isFull())s.push(10);if(!s.isFull())s.push(20);if(!s.isFull())s.push(30);if(!s.isFull())s.push(40);if(!s.isFull())s.push(50);while(!s.isEmpty())cout<<s.pop()<<endl;return 0;}
上述栈，如果想模板化，可以 push 和 pop 不同的数据类型。主要由几个因素需要把控。栈中的空间元素类型，压入元素类型，弹出元素类型，三者保持一致即可。
9.2.2. 类模板语法
9.2.2.1. 类模板定义
template<typename T>class Stack{}
9.2.2.2. 类内定义成员函数
template<typename T>class Stack{public:Stack(int size){space = new T[size];top = 0;}}
9.2.2.3. 类外定义函数
template<typename T>void Stack<T>::push(T data){space[top++] = data;}
9.2.2.4. 类模板实例化为模板类
类模板是类的抽象，类是类模板的实例。
Stack<double> s(100);
9.2.3. 类模板实例
#include <iostream>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>145#include <string.h>using namespace std;template<typename T>class Stack{public:Stack(int size){space = new T[size];top = 0;}~Stack();bool isEmpty();bool isFull();void push(T data);T pop();private:T* space;int top;};template<typename T>Stack<T>::~Stack(){delete []space;}template<typename T>bool Stack<T>::isEmpty(){return top == 0;}template<typename T>bool Stack<T>::isFull(){return top == 1024;}template<typename T>void Stack<T>::push(T data){space[top++] = data;}template<typename T>T Stack<T>::pop(){return space[--top];}int main(){Stack<double> s(100); //Stack<string> s(100);if(!s.isFull())s.push(10.3);if(!s.isFull())s.push(20);if(!s.isFull())s.push(30);if(!s.isFull())s.push(40);if(!s.isFull())s.push(50);while(!s.isEmpty())cout<<s.pop()<<endl;return 0;}
9.2.4. 练习
模拟 STL 中 vector 的用法，自己实现之。
#ifndef MYVECTOR_HPP#define MYVECTOR_HPP#include <iostream>using namespace std;template <typename T> class MyVector;template <typename T> ostream & operator<<(ostream &out, const MyVector<T> &obj);template <typename T>class MyVector{public:MyVector(int size = 0);MyVector(const MyVector<T> &obj);MyVector<T> & operator=( MyVector<T> &obj);~MyVector();T& operator[] (int index);int getSize();friend ostream & operator<< <T>(ostream &out, const MyVector<T> &obj);protected:T *m_space;int m_len;};template <typename T>int MyVector<T>::getSize(){return m_len;}template <typename T>ostream & operator<< (ostream &out, const MyVector<T> &obj){for (int i=0; i< obj.m_len; i++){out << obj.m_space[i] << " ";}out << endl;return out;}template <typename T>MyVector<T>::MyVector(int size){m_space = new T[size];m_len = size;}template <typename T>MyVector<T>::MyVector(const MyVector & obj){m_len = obj.m_len;m_space = new T[m_len];for (int i=0; i<m_len; i++){m_space[i] = obj.m_space[i];}}template <typename T>MyVector<T>::~MyVector() //析构函数{if (m_space != NULL){delete [] m_space;m_space = NULL;m_len = 0;}}template <typename T>T& MyVector<T>::operator[] (int index){return m_space[index];}template <typename T>MyVector<T> & MyVector<T>::operator=( MyVector<T> &obj){delete[] m_space;m_space = NULL;m_len = 0;m_len = obj.m_len;m_space = new T[m_len];for (int i=0; i<m_len; i++){m_space[i] = obj[i];}return *this;}#endif // MYVECTOR_HPP
测试代码:
#include <iostream>#include "myvector.hpp"using namespace std;int main(){MyVector<int> a(10);for(int i=0; i<10; i++){a[i] = i+100;}MyVector<int> b(a);cout<<b[2]<<b[1]<<endl;MyVector<int> c;c = a;cout<<b[2]<<b[1]<<endl;cout<<a;return 0;}
注：
《C++编程思想》第 15 章(第 300 页)：
模板定义很特殊。由 template<…> 处理的任何东西都意味着编译器在当时不为它分配存储空间，它一直处于等待状态直到被一个模板实例告知。在编译器和连接器的某一处，有一机制能去掉指定模板的多重定义。所以为了容易使用，几乎总是在头文件中放置全部的模板声明和定义。
