C++ 函数模板

目录

前言?

函数模板的使用

?自动类型推导

显示指定类型

函数模板注意事项

自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T

模板必须要确定出T的数据类型

普通函数和函数模板的区别

普通函数与函数模板的调用规则

模板的局限性

具体化

Demo

具体化解决函数模板参数为自定义数据类型?

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?

前言?

C++中的函数模板是一种通用的编程工具，允许您编写可以适用于不同类型的函数。函数模板是一种将类型参数化的方法，以便在需要时生成特定类型的函数。

函数模板的使用

• 函数模板的声明使用关键字?template?来指示它是一个模板，后面跟着模板参数列表。
• 使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型
• 模板参数列表可以包含一个或多个类型参数，用逗号分隔。
• 在函数声明中，使用模板参数作为函数参数、返回类型或局部变量的类型。
• 函数模板的定义通常放在头文件中。

?自动类型推导

//交换整型函数
void swapInt(int& a, int& b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//交换浮点型函数
void swapDouble(double& a, double& b) {
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}



//利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;

	//swapInt(a, b);

	// 利用模板实现交换
	// 自动类型推导
	mySwap(a, b);

	cout << "a = " << a << endl; // 10
	cout << "b = " << b << endl; // 20

}

int main() {

	test01();

	return 0;
}

显示指定类型

//交换整型函数
void swapInt(int& a, int& b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//交换浮点型函数
void swapDouble(double& a, double& b) {
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}



//利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;

	//swapInt(a, b);

	// 利用模板实现交换
	// 显示指定类型
	mySwap<int>(a, b);

	cout << "a = " << a << endl; // 10
	cout << "b = " << b << endl; // 20

}

int main() {

	test01();

	return 0;
}

模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化

函数模板注意事项

1. 自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T，才可以使用
2. 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用

自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T

//利用模板提供通用的交换函数
template<class T> // typename也可以
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}


// 1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c';

	mySwap(a, b); // 正确，可以推导出一致的T
	//mySwap(a, c); // 错误，推导不出一致的T类型
}


int main() {

	test01();

	return 0;
}

模板必须要确定出T的数据类型

//利用模板提供通用的交换函数
template<class T> // typename也可以
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}


// 2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
template<class T>
void func()
{
	cout << "func 调用" << endl;
}

void test02()
{
	//func(); //错误，模板不能独立使用，必须确定出T的类型
	func<int>(); //利用显示指定类型的方式，给T一个类型，才可以使用该模板（随便给类型都行，因为函数体中没有用到T）
}

int main() {

	test02();

	return 0;
}

普通函数和函数模板的区别

普通函数与函数模板区别：

1. 普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
2. 函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
3. 如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

int myAdd01(int a, int b)
{
	return a + b;
}

//函数模板
template<class T>
T myAdd02(T a, T b)
{
	return a + b;
}

//使用函数模板时，如果用自动类型推导，不会发生自动类型转换,即隐式类型转换
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c';

	cout << myAdd01(a, c) << endl; // 109 正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型  'c' 对应 ASCII码 99

	//myAdd02(a, c); // 报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换

	myAdd02<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换
}

int main() {

	test01();

	return 0;
}

建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T??

普通函数与函数模板的调用规则

1. 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
2. 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
3. 函数模板也可以发生重载
4. 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板

既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性?

// 普通函数
void myPrint(int a, int b)
{
	cout << "调用的普通函数" << endl;
}

// 函数模板1
template<typename T>
void myPrint(T a, T b)
{
	cout << "调用函数模板" << endl;
}

// 函数模板2
template<typename T>
void myPrint(T a, T b, T c)
{
	cout << "调用重载的函数模板" << endl;
}

void test01()
{
	// 1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
	// 注意 如果告诉编译器  普通函数是有的，但只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错找不到
	int a = 10;
	int b = 20;
	myPrint(a, b); //调用的普通函数

	// 2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板（普通函数和模板函数同时存在时）
	myPrint<>(a, b); // 调用函数模板

	// 3、函数模板也可以发生重载
	int c = 30;
	myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板

	// 4、如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板（函数模板的形参类型与实参类型符合率高于 普通函数时，会优先调用函数模板）
	char c1 = 'a';
	char c2 = 'b';
	myPrint(c1, c2); // 调用函数模板
}

int main() {

	test01();

	return 0;
}

模板的局限性

如果T的数据类型传入的是一个数组或者传入的是像Person这样的自定义数据类型，都会无法正常运行?

/* T传入的a和b是一个数组 */
template<class T>
void f(T a, T b)
{
	a = b;
}


/* T传入的是Person这样的自定义数据类型？ */
template<class T>
void f(T a, T b)		
{
	if (a > b) { ... }
}

因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些?特定的类型?提供?具体化的模板

具体化

在C++中，除了可以使用函数模板来实现通用的算法，还可以使用模板具体化来为特定的类型提供定制化的实现。模板具体化允许您为特定的模板参数提供特殊化或定制化的实现，从而覆盖通用的模板实现

Demo

#include <iostream>

// 通用模板
template <typename T>
void printType() {
    std::cout << "Type is unknown" << std::endl;
}

// 模板具体化
template <>
void printType<int>() {
    std::cout << "Type is int" << std::endl;
}

int main() {
    printType<double>();  // 输出 "Type is unknown"
    printType<int>();     // 输出 "Type is int"
    
    return 0;
}

• 显示具体化的原型和定意思以?template<>?开头，并通过名称来指出类型
• 具体化优先于常规模板

具体化解决函数模板参数为自定义数据类型?

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};

// 普通函数模板
template<class T>
bool myCompare(T& a, T& b)
{
	if (a == b)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}


// 具体化 显示具体化的原型和定意思以 template<> 开头，并通过名称来指出类型
// 具体化优先于常规模板
template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2)
{
	if (p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	// 内置数据类型可以直接使用通用的函数模板
	bool ret = myCompare(a, b);
	if (ret)
	{
		cout << "a == b " << endl;
	}
	else
	{
		cout << "a != b " << endl; // a != b 
	}
}

void test02()
{
	Person p1("Tom", 10);
	Person p2("Tom", 10);
	// 自定义数据类型，不会调用普通的函数模板
	// 可以创建具体化的Person数据类型的模板，用于特殊处理这个类型
	bool ret = myCompare(p1, p2);
	if (ret)
	{
		cout << "p1 == p2 " << endl; // p1 == p2
	}
	else
	{
		cout << "p1 != p2 " << endl;
	}
}

int main() {

	test01();
	test02();

	return 0;
}

?