C++ 模板：函数模板

秒速五厘米 2022-12-30 12:55 272阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  C++ 模板 函数模板
 *   *  1. 模板的概念
     *  2. 函数模板
     *   *  2.1 函数模板语法
         *  2.2 函数模板注意事项
         *  2.3 函数模板案例
         *  2.4 普通函数与函数模板的区别
         *  2.5 普通函数与函数模板的调用规则
         *  2.6 模板的局限性

# C++ 模板 函数模板 #

## 1. 模板的概念 ##

> 模板就是建立通用的模具，大大提高复用性

**生活中的模板**

1.  一寸照片模板 可以将自己头像P到图上  
    ![在这里插入图片描述][20201225141710468.png]
2.  PPT模板  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjIzNTE5OA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**模板注意的点：**

• 模板不能直接使用，只是一个框架需要把内容填充好  
• 模板也不是万能的，是对应一类事情的模板

--------------------

## 2. 函数模板 ##

• C++ 的另一种编程思想成为泛型编程，主要利用的技术就是模板  
• C++提供了两种模板机制： 函数模板和类模板

### 2.1 函数模板语法 ###

**函数模板的作用：**

建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体定制，用一个虚拟的类型来表示

**语法**

template<typename T>
    函数声明或定义

> 比如：  
> int func(int a );  
> 我们不指定返回值 int 和 形参的类型 int  
> 用虚拟的类型T来代表它  
> T func(T a)  
> 到使用的时候才来确定它

**解释：**

1.  template: 声明创建模板
2.  typename: （类型名称）表明其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
3.  T: 通用的数据类型，字母名称可以替换，通常大写；类型参数化

**示例**

void swapInt(int& a, int& b)
    { 
    	int tmp;
    	tmp = a;
    	a = b;
    	b = tmp;
    }
    
    void swapFloat(float& a, float& b)
    { 
    	float tmp;
    	tmp = a;
    	a = b;
    	b = tmp;
    }
    
    template<typename T> //声明一个模板，告诉编译器后面的代码中紧跟着T的不要报错，T是一个通用数据类型
    void swapT(T& a, T& b)
    { 
    	T tmp;
    	tmp = a;
    	a = b;
    	b = tmp;
    }
    
    void test()
    { 
    	int a = 10; 
    	int b = 20;
    	//swapInt(a, b);
    	//两种方式使用函数模板
    	//1. 自动类型推导
    	swapT(a, b);
    	cout << "a = " << a << "\nb = " << b << endl;
    
    	float c = 2.1;
    	float d = 4.3;
    	//swapFloat(c, d);
    	//2. 显示指定类型
    	swapT<float>(c, d);
    	cout << "c = " << c << "\nd = " << d << endl;
    }

**总结：**  
• 函数模板利用关键字 template   
• 使用函数模板有两种方式： 自动类型推导，显示指定类型  
• 模板的使用是为了提高复用性，将类型参数化

### 2.2 函数模板注意事项 ###

**注意事项：**  
• 自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T，才可以使用  
• 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用

**示例**

template<typename T> //声明一个模板，告诉编译器后面的代码中紧跟着T的不要报错，T是一个通用数据类型
    void swapT(T& a, T& b)
    { 
    	T tmp;
    	tmp = a;
    	a = b;
    	b = tmp;
    }
    
    void test()
    { 
    	int a = 10; 
    	int b = 20;
    	char c = 'c';
    	//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
    	//swapT(a, c); 错误 类型不一致，推导不出来
    	cout << "a = " << a << "\nb = " << b << endl;
    }
    
    //2. 模板必须要确定出T的类型，才可以使用
    template<class T>
    void func()
    { 
    	cout << "func" << endl;
    }
    
    void test01()
    { 
    	func<int>();//确定的数据类型
    }

**总结：**  
• 使用模板必须确定出通用的数据类型T， 并且能够推导出一致的类型

### 2.3 函数模板案例 ###

**案例描述：**  
• 利用函数模板封装一个排序的函数，可以对**不同数据类型**数组进行排序  
• 排序规则从大到小，排序算法为**选择排序**  
• 分别使用char数组和int数组进行测试

template<typename T>
    void swapT(T &a, T &b) //交换函数模板
    { 
    	T tmp;
    	tmp = a;
    	a = b;
    	b = tmp;
    }
    
    template<typename T>
    void printArr(T arr[], int len) //打印数组函数模板
    { 
    	for (int i = 0; i < len; i++)
    	{ 
    		cout << arr[i] << " ";
    	}
    	cout << endl;
    }
    
    template<typename T>
    void sortArr(T arr[], int len) //数组排序函数模板
    { 
    	for (int i = 0; i < len; i++)
    	{ 
    		int max = i;
    		for (int j = i + 1; j < len; j++) 
    		{ 
    			if (arr[max] < arr[j]) //选择排序
    			{ 
    				max = j;
    			}
    		}
    		if (max != i)
    		{ 
    			swapT(arr[max], arr[i]);
    		}
    	}
    }
    
    void test()
    { 
    	char arr[] = "acefb";
    	int len = sizeof(arr) / sizeof(char);
    	sortArr(arr, len);
    	printArr(arr, len);
    
    	cout << "**********************" << endl;
    	int arr1[] = {  1, 6, 3, 8, 32 };
    	int len1 = sizeof(arr1) / sizeof(int);
    	sortArr(arr1, len1);
    	printArr(arr1, len1);
    }

![在这里插入图片描述][20201225162306970.png]

### 2.4 普通函数与函数模板的区别 ###

> 主要就是可不可以发生隐式类型转换

• 普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）  
• 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  
• 如果利用显示指定类型方式，可以发生隐式类型转换

**示例**：

//1. 普通函数调用可以发生隐式类型转换
    //2. 函数模板 用自动类型推导，不可以发生隐式类型转换
    //3. 函数模板 用显示指定类型，可以发生隐式类型转换
    int  add(int a, int b)
    { 
    	return a + b;
    }
    
    template<typename T>
    T myAdd(T a, T b)
    { 
    	return a + b;
    }
    
    void test()
    { 
    	int a = 10; 
    	int b = 20;
    	char c = 'a'; //97
    	
    	cout <<"普通函数" <<add(a, c) << endl;
    	//cout << "函数模板 自动类型" << myAdd(a， c) << endl; //没有与参数列表匹配的模板
    	cout << "函数模板指定类型" << myAdd<int>(a, c) << endl;
    }

**总结：**

*  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

### 2.5 普通函数与函数模板的调用规则 ###

**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调调用了函数模板
3.  函数模板可以发生重载
4.  如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板

//1. 如果普通函数和函数模板都可以调用，优先调用普通模板
    //2.可以通过空模板参数列表 强制调用函数模板
    //3. 函数模板可以发生函数重载
    //4. 函数模板可以产生更好的匹配，优先使用函数模板
    
    void func(int a, int b)
    { 
    	cout << "调用普通函数" << endl;
    }
    
    template<typename T>
    void func(T a, T b)
    { 
    	cout << "调用函数模板" << endl;
    }
    //函数模板的重载
    template<typename T>
    void func(T a, T b, T c)
    { 
    	cout << "调用函数模板的重载" << endl;
    }
    
    void test()
    { 
    	int a = 10; 
    	int b = 10;
    	int c = 10;
    	char d = 'a';
    	char e = 'b';
    	cout << "1." << endl;
    	func(a, b);
    	cout << "2." << endl;
    	func<>(a, b);
    	cout << "3. " << endl;
    	func(a, b, c);
    	cout << "4. " << endl;
    	func(d, e);
    }

![在这里插入图片描述][20201231090120635.png]  
**总结：**

*  既然提供了函数模板，最好不要提供普通函数，否则容易出现二义性

### 2.6 模板的局限性 ###

• 模板的通用不是万能的

**例如：**

template<class T>
    void f(T a, T b)
    { 
        a = b;
    }

上述代码中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了

**再例如:**

template<class T>
    void f(T a, T b)
    { 
        if(a > b){ ...}
    }

上述代码中，如果T类型传入的是像Person这样的自定义数据类型，就无法正常运行

**因此C++为了解决这种问题，提供了模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板**

class Person { 
    public:
    	Person(string name, int age)
    	{ 
    		m_Name = name;
    		m_Age = age;
    	}
    	string m_Name;
    	int m_Age;
    };
    
    template<typename T>
    bool comparePerson(T& p1, T& p2)
    { 
    	if (p1 == p2)
    		return true;
    	else
    		return false;
    }
    
    //来提供Person 类型的函数模板
    template<> bool comparePerson(Person& p1, Person& p2)
    { 
    	if (p1.m_Age == p2.m_Age && p1.m_Name == p2.m_Name)
    		return true;
    	else
    		return false;
    }
    void test()
    { 
    	Person p1("tom", 11);
    	Person p2("tom", 21);
    	bool b = comparePerson(p1, p2);
    	if(b)
    		cout << "p1 == p2" << endl;
    	else
    		cout << "p1 != p2" << endl;
    }

**总结：**  
• 利用具体化的模板，可以实现自定义类型的通用化  
• 学习模板不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板

[20201225141710468.png]: /images/20221120/199437ae1bca49adb5824680c9bfdbe0.png
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[20201231090120635.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201231090120635.png