C++——函数模板的概念和意义

1.交换变量的方法

（1）定义宏代码块

优点：代码复用，适合所有的类型

缺点：编译器不知道宏的存在，缺少类型检查

（2）定义函数

优点：真正的函数调用，编译器对类型进行检查

缺点：根据类型重复定义函数，无法代码复用

所以引入了泛型编程的概念，不考虑具体数据类型的编程方式

语法规则：

template关键字用于声明开始进行泛型编程

typename关键字用于声明泛指类型

复制代码

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;

template <typename T>
void Swap(T& a, T& b) {
	T c = a;
	a = b;
	b = c;
}
template <typename T>
void Sort(T a[], int len) {
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		for (int j = i; j < len; j++) {
			if (a[i] > a[j]) {
				Swap(a[i], a[j]);
			}
		}
	}
}
template <typename T>
void Println(T a[], int len) {
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << a[i] << ",";
	}
	cout << endl;
}
int main() {
	int a[5] = { 5,3,2,4,1 };
	Println(a, 5); //5,3,2,4,1,
	Sort(a, 5);
	Println(a, 5); //1,2,3,4,5,
	return 0;
}

2.函数模板深入理解

（1）编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数

（2）编译器会对函数模板进行两次编译

①对模板代码本身进行编译；②对参数替换后的代码进行编译

注意：函数模板本身不允许隐式类型转换

①自动推导类型时，必须严格匹配；②显示类型指定时，能够进行隐式类型转换

复制代码

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;

class Test {
public:
	Test() {

	}
};
template <typename T>
void Swap(T& a, T& b) {
	T c = a;
	a = b;
	b = c;
}
typedef void(FuncI)(int&, int&);
typedef void(FuncD)(double&, double&);
typedef void(FuncT)(Test&, Test&);
int main() {
	FuncI* pi = Swap; //编译器能够自动推导T为int
	FuncD* pd = Swap; //编译器能够自动推导T为double
	FuncT* pt = Swap; //编译器能够自动推导T为double

	cout << "pi=" << reinterpret_cast<void*>(pi) << endl; //pi=005615F5
	cout << "pd=" << reinterpret_cast<void*>(pd) << endl; //pd=005615FA
	cout << "pt=" << reinterpret_cast<void*>(pt) << endl; //pd=005B15FF

	return 0;
}

函数模板可以定义任意多个不同的类型参数

复制代码

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;

template <typename T1,typename T2,typename T3>
T1 Add(T2 a, T3 b) {
	return static_cast<T1>(a + b);
}
int main() {
	//T1=int,T2=double,T3=double
	//int r1 = Add<int>(0.5 , 0.8);
	//T1=double,T2=float,T3=double
	double r2 = Add<double, float>(0.5, 0.8);
	//T1=float,T2=float,T3=float
	float r3 = Add<float, float, float>(0.5, 0.8);
	cout << "r1=" << r1 << endl; //r1=1
	cout << "r2=" << r2 << endl; //r2=1.3
	cout << "r3=" << r3 << endl; //r3=1.3
}

函数重载遇上函数模板

函数模板可以像普通函数一样被重载

（1）C++编译器优先考虑普通函数

（2）如果函数模板可以产生一个更好的匹配，那么选择模板

（3）可以通过空模板实参列表限定编译器只匹配模板

复制代码

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;

template <typename T>
T Max(T a, T b) {
	cout << "T Max(T a,T b)" << endl;
	return a > b ? a : b;
}
int Max(int a, int b) {
	cout << "int Max(int a,int b)" << endl;
	return a > b ? a : b;
}
template<typename T>
T Max(T a, T b, T c) {
	cout << "T Max(T a, T b, T c)" << endl;
	return Max(Max(a, b), c);
}
int main() {
	int a = 1;
	int b = 2;
	cout << endl << Max(a, b) << endl; //普通函数
	cout << endl << Max<>(a, b) << endl; //函数模板
	cout << endl << Max(3.0, 4.0) << endl; //函数模板 Max<double>
	cout << endl << Max(5.0, 6.0, 7.0) << endl; //函数模板 Max<double>
	cout << endl << Max('a', 100) << endl; //函数模板不会进行数据类型隐式转换，所以调用的是普通函数

}

运行结果：

int Max(int a,int b)

T Max(T a,T b)

T Max(T a, T b, T c)

T Max(T a,T b)

int Max(int a,int b)

100