• 简介
• 编译细节
• 类模板
• 类模板中的友元

泛型，是一种将类型参数化以达到代码复用的技术，C++ 中使用模板来实现泛型

• 模板的使用格式如下

  • template <typename\class T>
  • typename 和 class 是等价的

• 模板没有被使用时，是不会被实例化出来的

• 模板的声明和实现如果分离到.h和.cpp中，会导致链接错误

• 一般将模板的声明和实现统一放到一个.hpp文件中

• 示例代码

  template <typename T> T add(T a, T b) {
      return a + b;
  }
  
  class Point {
  public:
      int m_x;
      int m_y;
  
      Point(int x, int y) :m_x(x), m_y(y) { }
      
      Point operator+(const Point &p) const {
          return Point(this.m_x + p.m_x, this.m_y + p.m_y);
      }
  };
  
  int main() {
  
      /// 按照常规重载的写法，也不会报错, 编译器也会自动推导出类型
      cout << add(10, 20) << endl;
      cout << add(1.5, 21.5) << endl;
      cout << add(Point(10, 20), Point(11, 25)) << endl;
  
      /// 模板的标准写法
      add<Int>(10, 20);
      add<Float>(1.5, 21.5);
      add<Point>(Point(10, 20), Point(11, 25));
      
      return 0;
  }

编译器会根据参数的不同，调用不同的函数，不同的函数由编译器自动生成

• 示例代码

  template <typename T> 
  T add(T a, T b) {
      return a + b;
  }
  
  class Point {
  public:
      int m_x;
      int m_y;
  
      Point(int x, int y) :m_x(x), m_y(y) { }
      
      Point operator+(const Point &p) const {
          return Point(this.m_x + p.m_x, this.m_y + p.m_y);
      }
  };
  
  int main() {
  
      /// 模板的标准写法
      add<Int>(10, 20);                           /// 汇编: call add<int>(函数地址1)
      add<Float>(1.5, 21.5);                      /// 汇编: call add<Float>(函数地址2)
      add<Point>(Point(10, 20), Point(11, 25));   /// 汇编: call add<Point>(函数地址3)
      
      return 0;
  }

如果没有使用一个模板函数，编译器不会自动生成函数

• 模板的声明和实现如果分离到.h和.cpp中，会导致链接错误， 错误的演示代码：

  • demo.h 文件

    #pragma once
    /// 声明
    template <typename T> T add(T a, T b);

  • demo.cpp 文件

    #include "demo.h"
    
    /// 实现
    template <typename T> 
    T add(T a, T b) {
        return a + b;
    }

  • main.cpp

    #include "demo.h"
    
    int main() {
    
        /// 编译能通过
        add(1, 2);
        add(1.5, 3.5);
        return 0;
    }

理解模板不支持函数声明和实现分离前，先要了解以下关键点

• include 预处理指令在预处理阶段被删除，将包含的文件插入到该预编译指令的位置

• 一开始编译后 call 函数地址并不是准确的地址，在链接的时候，会修正函数地址

• 模板没有被使用时，是不会被实例化出来的，声明实现分离后编译期不存在函数调用，就不会自动生成函数实现

所有的函数调用最终会被转换成汇编代码：call 函数地址, 编译阶段虽然有函数的声明，但是 demo.hpp 编译成目标文件后，并不包含函数实现，在链接阶段要修正函数调用的真正地址，由于找不到真正实现，导致链接失败

所以使用模板时，不要将声明和实现分离在不同的文件中，一般将模板的声明和实现统一放到一个.hpp 文件中
外界使用时直接 #include "add.hpp", 比如在 main.cpp中使用， 这样声明实现就都会和main.o目标文件在一起，编译期自动生成对应函数实现的作用

• add.hpp

  #pragma once
  
  template <typename T> 
  T add(T a, T b) {
      return a + b;
  }

• 示例：动态数组

  

• 友元函数中包含泛型，c++语法上需要特殊处理, 函数名后需要加上<>泛型符号（声明和实现都需要）