一、函数模板

1、什么是函数模板？

现在的C++编译器实现了C++新增的一项特性–函数模板。函数模板是通用的函数描述，也就是说它们使用泛型来定义函数，其中的泛型可以是具体的类型（如int或double）。通过将类型作为参数传递给模板，可使编译器生成该类型的函数。用于模板允许以泛型的方式编写程序，因此，有时也称为通用编程。下面是一个函数模板的定义：

#include <iostream>
using namespace std;template <typename Type>
void Swap(Type &a, Type &b){Type temp = a;a = b;b = temp;
}int main(){int a = 10, b= 20;Swap(a, b);cout<<"a: "<<a<<endl;cout<<"b: "<<b<<endl;return 0;
}

2、重载函数模板

可以像重载常规函数定义那样重载函数模板定义，和常规重载一样，被重载的模板的函数特征标必须不同

template <typename Type>
void Swap(Type &a, Type &b){Type temp = a;a = b;b = temp;
}template <typename Type>
void Swap(Type *a, Type *b, int n){Type temp;for(int i = 0; i < n; i ++){temp = a[i];a[i] = b[i];b[i] = temp;}
}

3、模板具体化

在代码中包含模板本身并不会生成函数定义，它只是一个用于生成函数定义的方案。隐式实例化，显示实例化和显示具体化统称为具体化。例如：

template <typename Type>
void Swap(Type &a, Type &b){Type temp = a;a = b;b = temp;
}

3.1、隐式实例化

函数调用Swap(a, b)导致编译器生成Swap()的一个实例，该实例使用int型。模板并非函数定义，但是使用int的模板实例是函数定义，这种实例化方式成为隐式实例化。编译器之所以知道要进行函数定义，是由于程序调用Swap()函数时提供了int参数。例如：

template <typename Type>
void Swap(Type &a, Type &b){Type temp = a;a = b;b = temp;
}template <typename Type>
void Swap(Type *a, Type *b, int n){Type temp;for(int i = 0; i < n; i ++){temp = a[i];a[i] = b[i];b[i] = temp;}
}

3.2、显式实例化

最初编译器只能通过隐式实例化，来使用模板生成函数定义。现在C++允许显示实例化，也就是说可以直接命令编译器创建特定的实例。其语法是，声明所需的种类–用<>符号指示类型，并在声明前面加上template，例如：

template void Swap<int>(int, int);

3.3、显示具体化

在程序中定义了下面的结构体，可以使用前面提供的Swap函数来交换两个结构体的内容。然而，假如只想交换name成员变量，而不交换age成员变量则需要使用不同的代码，但是Swap的参数将保持不变，因此无法使用模板重载来提供其他的代码。可以提供一个具体化函数定义–成为显示具体化，其中包含所需的代码。当编译器找到与函数调用匹配的具体化定义时，将使用该定义而不再寻找模板。具体化机制随着C++的演变而不断发生变化，下面介绍C++标准定义的形式：

• 对于给定的函数名，可以有非模板函数、模板函数与显示具体化模板函数以及它们的重载版本
• 显示具体化的原型和定义应以template<>开头，并通过名称来指定类型
• 具体化优先于常规模板，而非模板函数优于具体化与常规模板

#include <iostream>
using namespace std;struct Student{string name;int age;Student(string name, int age):name(name),age(age){}
};template <typename Type>
void Swap(Type &a, Type &b){Type temp = a;a = b;b = temp;
}template <> void Swap<Student>(Student &a, Student &b){string name = a.name;a.name = b.name;b.name = name;
}int main(){Student a("zhangsan", 20);Student b("lisi", 25);Swap(a, b);cout<<"a.name: "<<a.name<<endl;cout<<"b.name: "<<b.name<<endl;return 0;
}

二、类模板

2.1、什么是类模板？

继承与包含并不总是能解决重用代码的需要。例如，Stack类与Queue类都是容器类，容器类设计用来存储其他对象或数据类型。可以定义专门用于存储double值或string对象的Stack类，除了保存的对象类型不同外，这两种Stack类的代码是相同的。然而，与其编写新的类声明，不如编写一个泛型（即独立于类型的）栈。然后将具体的类型作为参数传递给这个栈，这样就可以使用通用的代码生成存储不同数据类型的栈。模板提供参数化类型，即能将类型名作为参数传递给接收方法来建立类或函数。

2.2、定义类模板

template <typename Type>
class Queue{
private:struct Node{Type item;struct Node *next;};Node *first;Node *rear;int queue_size;
public:Queue();~Queue();bool isEmpty() const;bool push(const Type);bool pop();bool getFront(const Type &);int queueSize() const;
};

关键字template告诉编译器，将要定义一个模板，尖括号中的内容相当于函数的参数列表。上面声明的模板不是类与成员函数定义，它们是C++编译器指令，说明了如何生成类和成员函数定义。模板的具体实现（如用来处理string对象的栈类），被称为实例化或具体化。不能将模板成员函数放在独立的实现文件中。由于模板不是函数，它们不能单独编译，模板必须与特定的模板实例化请求一起使用。

2.3、使用类模板

仅在程序中包含模板并不能生成模板类，而必须请求实例化

Queue<int> qu1;
Queue<double> qu2;

看到上述声明之后，编译器将按Queue模板来生成两个独立的类声明和两组独立的类方法。
注意：必须显示的提供所需的类型，这与常规的函数模板是不同的，因为编译器可以根据函数的参数类型来确定要生成哪种函数

2.4、类模板具体化

类模板与函数模板很相似，可以有隐式实例化、显示实例化和显示具体化，它们统称为具体化