函数模板

C++的一种编程思想称为泛型编程，主要利用的技术就是模板。编写与类型无关的调用代码，是代码复用的一种手段。 模板是泛型编程的基础。C++提供两种模板机制：函数模板和类模板。

函数模板：建立一个通用的函数，它用到的参数类型可以不确定，用一个虚拟类型替代。等到函数调用的时候，根据具体传递的参数推导出真正的数据类型。

语法：

1.template <typename T>
2.函数的声明或定义

template：声明创建模板；
typename：表明其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替；
T：通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母。

多个类型:

template<typename T1, typename T2, typename T3>

注意：

函数模板不是一个函数，因为它不是具体要调用的某一个函数，而是一个模板；

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；

可以通过空模板实参列表< >限定编译器只匹配函数模板。

完整代码测试

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
template <typename T>
void Swap(T& a, T& b)
{
    T tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
}
 
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    Swap(a, b);    //自动推导调用
    //Swap<int>(a, b);//显示指定调用
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
 
    float c = 12.3;
    float d = 23.4;
 
    //Swap(c, d); //自动推导调用
    Swap<float>(c, d); //显示指定调用
    cout << "c = " << c << endl;
    cout << "d = " << d << endl;
}

深入理解函数模板

对于函数模板中使用的类型不同，编译器会产生不同的函数

编译器会对函数模板进行两次编译

第一次是对函数模板本身进行编译，包括语法检查等

第二次是对参数替换后的代码进行编译，这就相当于编译普通函数一样，进行类型规则检查等。

需要注意的是

编译器是无法自动推导返回值类型的；

可以从左向右部分指定类型参数。

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
template <typename T1, typename T2, typename T3>
T1 add(T2 a, T3 b)
{
    T1 ret;
    ret = static_cast<T1>(a + b);
    return ret;
}
 
int main()
{
    int c = 12;
    float d = 23.4;
    //cout << add(c, d) << endl;    //error，无法自动推导函数返回值
    cout << add<float>(c, d) << endl;    // 从左到右部分指定函数类型
    cout << add<int, int, float>(c, d) << endl;
}

函数模板的重载

函数模板跟普通函数一样，也可以被重载

• C++编译器优先考虑普通函数；

• 如果函数模板可以产生一个更好的匹配，那么就选择函数模板；

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
template <typename T>
void fun(T a)
{
    cout << "void fun(T1 a)" << endl;
}
 
template <typename T1, typename T2>
void fun(T1 a, T2 b)
{
    cout << "void fun(T1 a, T2 b)" << endl;
}
 
void fun(int a, float b)
{
    cout << "void fun(int a, float b)" << endl;
}
 
int main()
{
    int a = 0;
    float b = 0.0;
    fun(a);   
    fun(a, b);    // 普通函数void fun(int a, float b)已经能完美匹配，于是调用普通函数
    fun(b, a);    // 这个调用，函数模板有更好的匹配，于是调用函数模板
    fun<>(a, b); // 限定只使用函数模板
}

从输出可以得到，编译器会优先去调用普通函数，但是当函数模板有更好的匹配时或使用限定符<>时，编译器就会去匹配函数模板。

总结

• 函数模板是泛型编程在C++中的应用方式之一
• 函数模板能够根据实参对参数类型进行推导
• 函数模板支持显示的指定参数类型
• 函数模板是C++中重要的代码复用方式
• 函数模板通过具体类型产生不同的函数
• 函数模板可以定义任意多个不同的类型参数
• 函数模板中的返回值类型必须显示指定
• 函数模板可以像普通函数一样重载