C++ 函数模板(template)详解
目录
1.前言
C++提供了模板(template)编程的概念。所谓模板,实际上是建立一个通用函数或类,其类内部的类型和函数的形参类型不具体指定,用一个虚拟的类型来代表。这种通用的方式称为模板。模板是泛型编程的基础,泛型编程即以一种独立于任何特定类型的方式编写代码。
2.为什么要使用函数模板
要想对int、char、flaot实现比较函数,我们可以:
int Max(int a, int b)
{
return a > b ? a : b;
}
char Max(char a, char b)
{
return a > b ? a : b;
}
float Max(float a, float b)
{
return a > b ? a : b;
}
实际上,这三个函数完全可以用一个函数模板搞定:
//template 关键字告诉C++编译器 我要开始泛型编程了,请你不要随意报错
//T - 参数化数据类型
template <typename T>
T Max(T a, T b) {
return a > b ? a : b;
}
函数使用时,可以根据传入的参数自动推导:
void main()
{
int x = 1;
int y = 2;
cout << "max(1, 2) = " << Max(x, y) << endl; //实现参数类型的自动推导
cout << "max(1, 2) = " << Max<int>(x, y) << endl;//显示类型调用
float a = 2.0;
float b = 3.0;
cout << "max(2.0, 3.0) = " << Max(a, b) << endl;
system("pause");
return;
}
运行截图:
3.函数模板语法
所谓函数模板,实际上是建立一个通用函数,其函数类型和形参类型不具体指定,用一个虚拟的类型来代表。这个通用函数就称为函数模板。凡是函数体相同的函数都可以用这个模板来代替,不必定义多个函数,只需在模板中定义一次即可。在调用函数时系统会根据实参的类型来取代模板中的虚拟类型,从而实现了不同函数的功能。
3.1函数模板定义形式
由以下三部分组成: 模板说明 + 函数定义 + 函数模板调用
1. 模板说明
template < 类型形式参数表 >
类型形式参数的形式:
typename T1 , typename T2 , …… , typename Tn
或 class T1 , class T2 , …… , class Tn
(注:typename 和 class 的效果完全等同)
2. 函数定义
类型 函数名 (形式参数表){
}
注意:模板说明的类属参数必须在函数定义中出现一次
函数参数表中可以使用类属类型参数,也可以使用一般类型参数
3. 函数模板调用
max<int>(a, b); //显式类型调用
max(a, b); //自动数据类型推导
4.函数模板和函数重载
4.1函数模板无法隐式数据类型转换
当普通函数重载与函数模板同时存在时:
template <typename T>
void Swap(T& a, T& b) {
T t;
t = a;
a = b;
b = t;
cout << "Swap 模板函数被调用了" << endl;
}
void Swap(char &a, int &b){
int t;
t = a;
a = b;
b = t;
cout<<"Swap 普通函数被调用了"<<endl;
}
执行:char cNum = 'c'; int iNum = 65;
Swap(cNum, iNum);运行截图:
当只有函数模板时,调用情况截图:
错误提示为:没有与参数列表匹配的函数模板“Swap"实例参数类型为( char , int)
由此可得:
第一种情况,模板函数和普通函数并存,参数类型和普通重载函数更匹配,调用普通函数。
第二种情况,不存在普通函数,函数模板是不会进行隐式数据类型转换。
结论:不提供隐式的数据类型转换,必须严格的匹配。
函数模板和普通函数区别结论:
两者允许并存;
函数模板不允许自动类型转化。
4.2当函数模板和普通函数都符合调用时,优先选择普通函数
现更改函数模板参数和重载函数:
int Max(int a, int b)
{
cout << "调用 int Max(int a, int b)" << endl;
return a > b ? a : b;
}
template<typename T1, typename T2>
T1 Max(T1 a, T2 b)
{
cout << "调用 T Max1(T1 a, T2 b)" << endl;
return a > b ? a : b;
}
当函数模板和普通函数都符合调用时,优先选择普通函数
int a = 1;
int b = 2;
cout<<"Max(a, b)"<<Max(a, b)<<endl;
运行截图:
4.3如果函数模板会产生更好的匹配,使用函数模板
int a = 1;
int b = 2;
char c = 'a';
//如果函数模板会产生更好的匹配,使用函数模板
Max(c, a);
Max(1.0, 2.0);
//或者显式的使用函数模板,使用<> 类型列表
Max<>(a, b);
运行截图:
4.3函数模板和普通函数在一起,调用规则
1 函数模板可以像普通函数一样被重载
2 C++编译器优先考虑普通函数
3 如果函数模板可以产生一个更好的匹配,那么选择模板
4 可以通过空模板实参列表的语法限定编译器只通过模板匹配
5.函数模板调用机制
通过反汇编语言观察得出:
1.编译器并不是把函数模板处理成能够处理任意类型的函数
2.编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数
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