理解C++的函数重载，泛型编程和容器

C++既具备高级的抽象编程风格，同时也具备底层的执行速度，C++编译器干了很多事情。而函数重载和泛型编程，也是C++编译器的杰作。

重载用来实现函数接口名称相同，但是参数类型不同的一系列接口。相同的函数接口名称，带来了更优雅的代码，可读性更好。

#include <cstdio>


int add(int a, int b) {
    return a+b;
}

double add(double a, double b) {
    return a+b;
}

double add(double a, int b) {
    return a+b;
}

int add(int a, int b, int c) {
    return a+b+c;
}

int main(void) {
    printf("%d\n", add(1,2));
    printf("%f\n", add(1.2,3.4));
    printf("%f\n", add(1.2,9));
    printf("%d\n", add(1,9,99));
    return 0;
}

add被重载了4次，每次都是不同参数列表。不同不仅是类型不同，数量不同也OK。

如果参数类型和数量都相同，但是返回值不同，这就不可以了，是个错误，因为编译器在函数被调用的时候，可能无法定位具体调用的是哪个接口（比如调用了一个被overload的接口，但并没有使用其返回值）。

这就是函数重载，类中的成员函数也可以重载，原理一样，而且，重载的函数相互之间也可以调用。

泛型编程

仔细看看上面的4个重载的函数接口，他们内部代码其实都一样，这也是在写重复代码。此时，泛型编程登台。

所谓泛型，就是与具体类型无关。写一段代码，多种类型的数据都可以使用。将代码逻辑和数据类型分开。实现泛型编程的方式，就是使用C++模板。C++可以定义函数模板，也可以定义类模板。

#include <cstdio>


template<typename T>
T add(T a, T b) {
    printf("two T add\n");
    return a+b;
}

double add(double a, int b) {
    printf("no template\n");
    return a+b;
}

template<typename T>
T add(T a, T b, T c) {
    printf("three T add\n");
    return a+b+c;
}

int main(void) {
    printf("%d\n", add<int>(1,2));
    printf("%f\n", add<double>(1.2,3.4));
    printf("%f\n", add(1.2,9));
    printf("%d\n", add<int>(1,9,99));

    // template type deduction
    printf("%d\n", add(1,2));
    printf("%f\n", add(1.2,3.4));
    return 0;
}

上面的测试代码，实现了两个函数模板，而且，函数模板也可以重载！

代码中使用函数模板，就是模板名加上一个三角形括号，括号内是类型，编译器在编译的时候，会自动用类型来实例化模板。

$ g++ -Wall -Wextra test.cpp -o test
$ ./test
two T add
3
two T add
4.600000
no template
10.200000
three T add
109
two T add
3
two T add
4.600000

这就是泛型编程，用得好的话，它可以让代码变得更少更优雅。

注意上面代码中有一行注释，template type deduction。在使用函数模板的时候，可以忽略到<type>这部分，编译器可以自动通过参数类型的判断，定位到具体的接口。（就像auto关键词）

容器

容器，container，是一类这样的对象，它可以持有其它对象或指向其它对像的指针，并在此基础上提供一系列通用的操作接口，这些操作接口在程序设计时，会频繁地被用到，所以容器带来一个好处，就是容器类是一种对特定代码重用问题的良好的解决方案。

C++对容器的支持，体现在STL，Standard Template Library，标准模板库中。

实现容器，实际上就是通过类模板这个方法。既然是类模板，就可以用同一套类封装来支持多种类型。容器不关心具体类型，他只是封装接口，而接口就跟具体的数据结构有密切的关系。将容器中的不同类型的对象按什么样的数据结构组织起来，就成了对容器分类的方式。

STL的通用容器分三类：顺序性容器、关联式容器和容器适配器。

STL历史

Alexander Stepanov（后被誉为STL标准模板库之父，后简称Stepanov），1950年出生于前苏联的莫斯科，他曾在莫斯科大学研究数学，此后一直致力于计算机语言和泛型库研究。

在20世纪70年代，Stepanov开始考虑，在保证效率的前提下，是否能将算法从诸多具体类型中抽象出来？为了验证自己的思想，他和纽约州立大学教授 Deepak Kapur 以及伦塞里尔技术学院教授 David Musser 共同开发了一种叫做 Tecton 的语言，尽管这次尝试没有取得实用性的成果，但却给了 Stepanov 很大的启示。

在随后的几年中，他又和 David Musser 等人先后用 Schema 语言（一种 Lisp 语言的变种）和 Ada 语言建立了一些大型程序库。Stepanov 逐渐意识到，当时的面向对象程序设计思想中存在一些问题，比如抽象数据类型概念所存在的缺陷，他希望通过对软件领域中各组成部分的分类，逐渐形成一种新的软件设计的概念性框架。

1987年，在贝尔实验室工作的Stepanov开始首次采用C++语言进行泛型软件库的研究。由于当时的C++语言还没有引入模板的编程技术，泛型库只能是通过C++的继承机制来开发，代码表达起来非常笨拙。

但尽管如此，Stepanov还是开发出了一个庞大的算法库。与此同时，在与Andrew Koenig（前ISO C++ 标准化委员会主席）和Bjarne Stroustrup（C++语言创始人）等顶级大师们的共事过程中，Stepanov开始注意到C/C++语言在实现其泛型思想方面所具有的潜在优势。

就拿C/C++中的指针而言，它的灵活与高效运用使后来的STL在实现泛型化的同时更是保持了高效率。另外，在STL中占据极其重要地位的迭代器便是源自于C/C++中原生指针的一般化推广。

1988年，Stepanov开始进入惠普的Palo Alto实验室工作，在随后的4年中，他从事的是有关磁盘驱动器方面的工作。直到1992年，由于参加并主持了实验室主任Bill Worley所建立的一个有关算法的研究项目，才使他重新回到了泛型化算法的研究工作上来。（大佬也还是要优先工作啊...）

项目自建立之后，参与者从最初的8人逐渐减少，最后只剩下Stepanov和Meng Lee两个人。经过长时间的努力，最终完成了一个包含有大量数据结构和算法部件的庞大运行库（HP版本的C++ STL），这便是现在STL的雏形。

1993年，当时在贝尔实验室的Andrew Koenig看到了Stepanov的研究成果，在他的鼓励与帮助下，Stepanov于1993年9月在圣何塞为ANSI/ISO C++标准委员会做了一个题为《The Science of C++ Programming》的演讲，向委员们讲述了其观念。然后又于1994年3月，在圣迭戈会议上向委员会提交了一份建议书，以期将STL通用库纳入C++标准。

尽管这一建议十分庞大，以至于降低了被通过的可能性，但其所包含的新思想吸引了许多人的注意力。随后在众人的帮助之下，包括Bjarne Stroustrup在内，Stepanov又对STL进行了改进，同时加入了一个封装内存模式信息的抽象模块，也就是现在STL中的allocator（内存分配器），它使STL的大部分实现都可以独立于具体的内存模式，从而独立于具体平台。

最终在1994年的滑铁卢会议上，委员们通过了提案，决定将STL正式纳入C++标准化进程之中，随后STL便被放进了会议的工作文件中。自此，STL终于成为C++家族中的重要一员。

此后，随者C++标准的不断改进，STL也在不断地做着相应的演化。直至1998年，ANSI/ISO C++标准正式定案，STL始终是C++标准库不可或缺的重要组成部分。

标准C++程序员，都应该熟练掌握STL的使用。STL代码是开源的。