一、函数模板
1.1 函数模板
C++ 提供两种模板机制：函数模板和类模板
1.2 函数模板语法
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制定，用一个虚拟的类型来代表。
template<typename T>
// 函数声明或定义
- template：声明创建模板
- typename：表名其后面的符号是一种数据类型，可用 class 代替
- T：通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
1.3 函数模板示例
// 交换整形函数
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 = b;
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;
// 利用模板实现交换
// 1、自动类型推导
mySwap(a,b);
// 2、显示指定类型
mySwap<int>(a,b);
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
1.4 总结：
- 模板函数利用关键字 template
- 使用模板函数有两种方式：自动类型推导、显示指定类型
- 模板的目的是为了提高复用性、将类型参数化
1.5 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，才可以使用
- 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
// 利用模板提供通用的交换函数
template<class T>
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
}
// 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
}
int main(){
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
1.6 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
分别利用 char 数组和 int 数组进行测试
#include <iostream>
using namespace std;
// 交换模板函数
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b) {
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// 利用选择排序的模板函数，对数组进行从大到小的排序
template<typename T>
void selectionSort(T arr[],int len) {
int minIndex;
for (int i = 0; i < len; ++i) {
minIndex = i;
for (int j = i + 1; j < len; ++j) {
if (arr[minIndex] < arr[j]) {
minIndex = j;
}
mySwap(arr[i], arr[minIndex]);
}
}
}
template<typename T>
void Print(T arr[],int len) {
for (int i = 0; i < len; ++i) {
cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;
}
// 测试int类型数组
void test01() {
int intArr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
cout << "对数组进行选择排序 前：";
Print(intArr, num);
selectionSort(intArr, num);
cout << "对数组进行选择排序 后：";
Print(intArr, num);
cout << "-------------------------------" << endl;
}
// 测试char类型数组
void test02() {
char charArr[] = "abcdefghi";
int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
cout << "对数组进行选择排序 前：";
Print(charArr, num);
selectionSort(charArr, num);
cout << "对数组进行选择排序 后：";
Print(charArr, num);
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
1.7 普通函数与函数模板的区别
- 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的方式，可以发生隐式类型转换
// 普通函数
int myAdd01(int a,int b){
return a+b;
}
// 函数模板
template<typename T>
T myAdd02(T a,T b){
return a+b;
}
void test01() {
int a = 10;
int b = 20;
char c = 'c';
cout << myAdd01(a,c) << endl; // 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); // 错误：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();
system("pause");
return 0;
}
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
1.8 普通函数和函数模板的调用规则
- 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
- 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
- 函数模板也可以发生重载
- 如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板
总结：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
// 普通函数与函数模板调用规则
void Print(int a,int b) {
cout << "调用的普通函数" << endl;
}
template<class T>
void Print(T a, T b){
cout << "调用的函数模板" << endl;
}
template<class T>
void Print(T a, T b, T c){
cout << "调用的重载函数模板" << 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;
Print(a,b); // 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
Print<>(a,b); // 调用函数模板
// 3、函数模板也可以发生重载
int c = 30;
Print(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
char c1 = 'a';
char c2 = 'b';
Print(c1,c2); // 调用函数模板
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
1.9 模板的局限性
1.9.1 传入数组可能失效
template<class T>
void f(T a, T b){
a = b;
}
在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
1.9.2 传入自定义数据类型可能失效
template<class T>
void f(T a, T b){
if(a > b) {...}
}
在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像 Person 这样的自定义数据类型，也无法正常运行
因此，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
1.10 具体化的模板示例
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name,int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
private:
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 具体化的原型和定义是以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 &2){
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;
}
}
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;
} else {
cout << "p1 != p2" << endl;
}
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
- 学习模板并不是为了写模板，而是在 STL 能够运用系统提供的模板
