目录
1. 模板概念
2. 函数模板语法
3. 函数模板注意事项
4. 函数模板案例
5. 普通函数与函数模板的区别
6. 普通函数与函数模板的调用规则
7. 模板的局限性
1. 模板概念
在C++中，模板是一种通用的程序设计工具，它允许我们处理多种数据类型而不是固定的一种。函数模板就是其中之一，它使得我们可以编写一个函数来处理不同类型的数据。
模板的特点：
-
模板不可以直接使用，它只是一个框架，必须确定出T的类型（第3章有讲）
-
模板的通用并不是万能的
2. 函数模板语法
C++提供两种模板机制:函数模板和类模板 。为避免文章冗长，本文先介绍函数模板，下一篇文章介绍类模板。
函数模板作用：
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制定，用一个虚拟的类型来代表。
使用语法：
template<typename T> 或者 template<class T>template<typename T>表示声明一个模板，typename T是模板参数，
typename —— 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替。
个人习惯用template<typename T>代表函数模板，template<class T>代表类模板。
T —— 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母T。
示例：
//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
//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;
}-
函数模板利用关键字 template
-
使用函数模板有两种方式：1、自动类型推导 2、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
3. 函数模板注意事项
- 自动类型推导的限制：当使用自动类型推导时，编译器需要根据函数参数类型推导出一致的数据类型
T才能成功实例化模板函数。如果无法推导出一致的类型，将导致编译错误。// 示例代码 template<typename T> void myFunction(T arg1, T arg2) { // 函数体 } int main() { myFunction(10, 20); // 正确：推导出一致的 int 类型 myFunction(10, 20.5); // 错误：无法推导出一致的类型 return 0; }
- 模板参数的确定：在模板函数调用时，必须要确定模板参数的数据类型，否则编译器无法生成对应的函数实例。
// 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 test01() { //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 }
fun<int>()代表对模板函数 fun 进行实例化，并指定模板参数 T 的具体类型为 int。在这种情况下，编译器会生成一个针对 T 为 int 类型的具体函数实现。其效果就好比是将模板中的 T 替换为 int，然后使用 int 类型的函数来处理相应的逻辑。
4. 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
//交换的函数模板
template<typename T>
void mySwap(T &a, T&b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
template<typename T> // 也可以替换成class
//利用选择排序，进行对数组从大到小的排序
void mySort(T arr[], int len)
{
for (int i = 0; i < len; i++)
{
int max = i; //最大数的下标
for (int j = i + 1; j < len; j++)
{
if (arr[max] < arr[j])
{
max = j;
}
}
if (max != i) //如果最大数的下标不是i，交换两者
{
mySwap(arr[max], arr[i]);
}
}
}
template<typename T>
void printArray(T arr[], int len) {
for (int i = 0; i < len; i++) {
cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;
}
void test01()
{
//测试char数组
char charArr[] = "bdcfeagh";
int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
mySort(charArr, num);
printArray(charArr, num);
}
void test02()
{
//测试int数组
int intArr[] = { 7, 5, 8, 1, 3, 9, 2, 4, 6 };
int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
mySort(intArr, num);
printArray(intArr, num);
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
5. 普通函数与函数模板的区别
普通函数与函数模板区别：
-
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
示例：
// 普通函数和函数模板的区别
// 1、普通函数调用可以发生隐式类型转换
// 2、函数模板用 自动类型推导时，不可以发生隐式类型转换
// 3、函数模板用 显示指定类型时， 可以发生隐式类型转换
// 普通函数
int myAdd01(int a, int b)
{
return a + b;
}
// 模板函数
template<typename T>
T myAdd02(T a, T b)
{
return a + b;
}
void test01()
{
int a = 10;
int b = 20;
char c = 'c';
cout << "普通函数：int a + int b = " << myAdd01(a, b) << endl;
// 普通函数中，隐式的将c转成了ASSIC码，c-99
cout << "普通函数：int a + char c = " << myAdd01(a, c) << endl;
// 自动类型推导
// 会报错，模板函数自动类型推导时，不会发生隐式类型转换
// cout << "模板函数：int a + char c = " << myAdd02(a, c) << endl;
// 显示指定类型
cout << "模板函数：int a + char c = " << myAdd02<int>(a, c) << endl;
}
int main()
{
test01();
}
6. 普通函数与函数模板的调用规则
调用规则如下：
-
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
//普通函数与函数模板调用规则
void myPrint(int a, int b)
{
cout << "调用的普通函数" << endl;
}
template<typename T>
void myPrint(T a, T b)
{
cout << "调用的模板" << endl;
}
template<typename T>
void myPrint(T a, T b, T c)
{
cout << "调用重载的模板" << 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
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
char c1 = 'a';
char c2 = 'b';
myPrint(c1, c2); //调用函数模板
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
7. 模板的局限性
例如：
template<class T>
void f(T a, T b)
{
a = b;
}如果数据类型是int型，此时的赋值操作没问题。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) { ... }
}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
#include<iostream>
using namespace std;
#include <string>
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;
}
}
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;
}
在这个特定的例子中，通用的函数模板 myCompare 用于比较两个对象是否相等，但是当对象类型是 Person 类型时，我们想要做一些特殊的比较，比如比较 Person 类的 m_Name 和 m_Age 成员变量。为了实现这一目的，我们对通用模板进行了具体化。
具体化的语法是在 template<> 关键字后面指定特定的类型，这里是 Person，然后是模板的原型，即函数签名 bool myCompare(Person &p1, Person &p2)。在函数体中，我们以特定方式实现了 Person 类型对象的比较逻辑，即比较它们的名字和年龄。
当在代码中调用 myCompare 函数，并传递 Person 类型的参数时，编译器会优先选择这个具体化版本，而不是通用的模板版本。
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
