【C++】模板、宏、命名空间、

十五、C++中的模板templates

本部分讨论C++中的模板templates
在别的语言中，比如java、c、c#等托管语言中，模板类似泛型的概念，但模板比泛型要强大得多。模板有点像宏，而泛型却非常受限于类型系统以及其他很多因素。同时模板也是一个巨大的、复杂的话题，本部分仅仅是浅浅的入门。

1、什么是模板？
模板就是基于你给定的一套规则让编译器为你写代码。或者通俗的说就是，你写个模板，里面抠出一些空，这些空填上不同的东西，就是一个可用的对象。或者我举个例子，比如开发票，其实发票的格式都是一样的，只有抬头、金额、数量等几个要素不一样。你把空发票就可以看出模板，里面的抬头、金额、数量等几个地方是空的，你只要根据不同的客户填上不同的信息，每个客户的发票就开好了。通俗的理解，模板就是那个空发票。你把要填的信息填到对应的空里面，就你生成一张特定客户的发票了。
所以模板就是把代码的某些部分挖掉，然后传给编译器挖掉部分要填的内容，编译器就帮你完成这段代码了。所以说模板就是你给编译器一个套路，然后再给要填的空的答案，编译器就自动帮你完成了。

2、为什么要用模板？

如上左图所示，我只是想写一个func函数，但是我得要允许func函数可以接受各种类型的参数，比如整型、字符串、浮点型等等，那此时我就得写好几个函数重载，如上图A处。而且这些重载函数除了参数类型不一样外，其他地方都一模一样。手动重复写A处这么多差别不大的函数太费劲。如果我写一个模板，其他都写全，就把参数类型空出来，然后我给编译器传入那个空的答案，编译器像填空一样帮我填上就行了。这样我就省力很多了。这就是template诞生的初衷。

说明：cout是可以接受任何基本类型的或者说C++内置类型，就是我们现在正在使用的这些类型。

3、template的语法
上右图B处是template的语法：template单词就表示你定义了一个模板；尖括号里面的typename是模板的参数；T是名字，你可以随便取。
T用在C处。也就是T可以在整个模板代码中使用，来代替任何出现类型的地方。比如如果代码中出现int value，我们就可以写成T value；再比如如果出现string value，我们也可以写成T value。

当你定义了一个模板后(B处)，编译器就会在编译期评估这个模板。所以上右图B、C处的代码不是真正的代码，func函数也不是一个真正的函数，它只是模板的一部分。只有当我们实际调用它的时候(D处)，func函数才被真正的创建，创建时也是根据我们传入的参数类型，T才被替换，func才被创建出来，并作为源代码的一部分进行编译的。所以，比如MSVC编译器就不会对你不使用的模板错误进行报错，但是比如Clang等一些编译器会报错。

4、模板的工作原理

当我们调用func("hello")时，模板的另一个版本的函数就会被编译器创造(把尖括号中的类型替换T)，并复制到模板下面，然后才编译。
所以模板的工作原理就是，当你调用模板中的函数时，编译器就根据你给它的信息，把该填的空都对应填上，并将生成的代码复制到模板后面即可。

模板不仅可以让编译器帮我们写函数，还可以写类。事实上，大量的C++标准模板库同样完全使用了模板，下面我们再展示如何写类的模板：

上面右图我们创造数组的方式，和C++标准模板库创造array数组的方式一样。记不记得array数组也是让我们在尖括号里面提供两个参数，一个是数组的类型，一个是数组的长度。所以模板有点像C++的meta programming(元编程)，就是编译器在编译时实际还进行了编程。