C++泛型编程学习(一)——函数模板

清疚 2022-06-02 01:19 233阅读 0赞

# 目录 #

*  目录
 *  前言
 *  模板概述
    
     *  函数模板
     *  函数模板语法
     *  函数模板遇上函数重载
     *  函数模板原理概述
 *  总结

# 前言 #

从接触到泛型编程都现在决定写博客，不知道过去多久的时间，感觉每次记得，然后每次都会忘记，所以没有记录的工作，基本等于没做。。某句话就是，一旦你今天想要完成的事情没有完成，或许你永远不会再完成它了！  
学习！分享！感谢！

# 模板概述 #

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，值需要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，从而实现不同函数的功能。  
C++提供两种模板机制：函数模板和类模板。**类型参数化**使得程序可以从逻辑功能上抽象，把被处理的对象(数据)类型作为参数传递。  
总结：模板把函数或类要处理的数据类型参数化，表现为**参数的多态性**，称为类属；模板用于表达逻辑结构相同，但**具体数据元素类型不同**的数据对象的通用行为。

## 函数模板 ##

比如要交换分别char、int、double类型的变量的值，对于函数功能是相同的，但是参数是不同的。也就是说**函数功能和数据类型相分离**。

## 函数模板语法 ##

**函数模板定义形式**：

template <类型形式参数表>
    类型形式参数的形式为：
    typename T1, typename T2, typename Tn
    或
    class T1, class T2, class T3

函数模板声明：
    template <类型形式参数表>
    类型 函数名(形式参数表)
    {
        语句序列
    }

函数模板定义有**模板说明**和**函数定义**组成  
模板说明的类属参数必须在函数定义中至少出现一次  
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  
函数模板在使用的时候可以做自动类型推导，也可以显示调用

#include <iostream>
    
    template <typename T>
    T max(T a, T b)
    {
        return a>b?a:b;
    }
    void main()
    {
        max(3, 5);         // 自动推导
        max<int>(5,3);     // 显式调用
        max('y', 'e');
    }

*  举例

template <typename T1, typename T2>
    int mySort(T1 *array, T2 size)
    {
        T1 tmp;
        T2 i, j;
        if(array == NULL)
        {
            return -1;
        }
    
        for(i=0; i<size; i++)
        {
            for(j=i+1; j<size; j++)
            {
                if(array[i] < array[j])
                {
                    tmp = array[i];
                    array[i] = array[j];
                    array[j] = tmp;
                }
            }
        }
    
        return 0;
    }
    
    template <typename T1, typename T2>
    int myPrint(T1 *array, T2 size)
    {
        T2 i;
    
        for(i=0; i<size; i++)
        {
            cout << array[i] << endl;
        }
    
        return 0;
    }
    
    int main(void)
    {
        int myArray[] = {
       11, 22, 13, 44, 52, 37, 48, 90, 68};
        int size = sizeof(myArray)/sizeof(myArray[0]);
        mySort<int, int>(myArray, size);
    
        cout << "after sort" << endl;
        myPrint<int, int>(myArray, size);
    
        char myCharArray[] = "liuqiang-simon";
        size = strlen(myCharArray);
        mySort<char, int>(myCharArray, size);
        cout << "after sort" << endl;
        myPrint<char, int>(myCharArray, size);  
    }

## 函数模板遇上函数重载 ##

*  函数模板和普通函数区别结论：  
    
    
    1.  **函数模板不允许自动类型转换**，具有严格的类型匹配。
    2.  普通函数能够进行自动类型转换

注意：重写发生在父类和子类之间，重载发生在同一个作用域。**虚函数重写产生多态**；不是虚函数重写，产生函数重定义，此时父类所有的函数名相同的函数都不能运行。

*  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(参数个数 参数类型 参数顺序)
    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
 *  举例

#include <iostream>
    using namespace std;
    int Max(int a, int b)
    {
        cout<<"int Max(int a, int b)"<<endl;
        return a > b ? a : b;
    }
    
    // 模板
    template<typename T>
    T Max(T a, T b)
    {
        cout<<"T Max(T a, T 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);
    }
    
    void main()
    {
        int a=1, b=2;
        cout<<Max(a, b)<<endl; // 当函数模板和普通函数都符合调用时，优先选择普通函数
        cout<<Max<>(a, b)<<endl; // 若显式使用函数模板，则使用<>类型列表
        cout<<Max(3.0, 4.0)<<endl; // 如果函数模板产生更好的匹配，使用函数模板
        cout<<Max(5.0, 6.0, 7.0)<<endl; // 重载
        cout<<Max('a', 100)<<endl;      // 调用普通函数 可以隐式类型转换
    }

## 函数模板原理概述 ##

其实函数模板中，并不是编译器把函数模板处理成能够处理任意类的函数，编译器只是从函数模板中通过具体类型产生不同的函数。据说，编译器会对函数模板进行两次编译，在声明的地方对模板代码本身进行编译；在调用的地方对参数替换后的代码进行编译。  
![1][]  
由这张图可知，对程序编译过程进行说明，从中可以知道要进行预处理、编译、汇编、链接等过程。在编译的过程中，第一次编译先对有函数模板的地方进行标记，在第二次编译的时候，在用到函数模板的地方，对函数进行替换成有具体参数类型的函数。  
同时记录下gcc的编译指令，以前想要总结一下，不过太麻烦而且不会markdown.![2][]

# 总结 #

上面都所有代码都是在一个文件中，但是实际工作中，我们肯定需要把**声明和定义分别放置在头文件和源文件**中，这样才能够保证工程的整洁。本节主要是对学过的函数模板机制进行复习。所有内容都来自于《传智播客扫地僧c++基础和进阶课堂讲义.docx》。以后也是对这份文档的厚颜抄袭！！！  
附上《传智播客扫地僧c++基础和进阶课堂讲义.docx》[下载地址][Link 1]。

[1]: /images/20220602/22b81c36736348a2881e67f9e918c3a9.png
[2]: /images/20220602/a4d91d4234b343f8ae1e9d7dd235759b.png
[Link 1]: http://download.csdn.net/download/simonforfuture/10193105