C++之函数模板的概念及意义

描述

一、函数模板的引出:

1、c++中有几种交换变量的方法:

(1)定义宏代码块

(2)定义函数

代码版本一:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
#define SWAP(t,a,b)  
do                    
{                    
    t c =a;          
    a =b;            
    b = c;          
}while(0)
int main()

    int a =2;
    int b =5;
    SWAP(int , a , b );
    cout<<"a= "<<a<<endl;
    cout<<"b= "<<b<<endl;
    double m =4;
    double n =6;
    cout<<"m = "<<m<<endl;
    cout<<"n= "<<n<<endl;
    return 0;

输出结果:

root@txp-virtual-machine:/home/txp# ./a.out
a= 5
b= 2
m = 4
n= 6

注解:我们看两个数值交换成功。

我们再用使用函数的方式来实现这个功能,当然以前我们在c语言里面使用指针传参方式来实现这种两个数值直接的交换,现在我们利用c++里面更加高级的方式来实现,就是使用引用来实现(不过它的本质还是指针来实现,只是我们只用引用再不用去考虑指针的细节了)

代码版本二:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
void Swap(int& a , int& b )//const int * a ,const int * b '

   int c =a;
   a=b;
   b=c;

void Swap(double& a,double& b)

   double c =a;
   a=b;
   b=c;

void Swap( string& a, string& b)

   string c =a;
   a=b;
   b=c;

int main()

 int a =2;
 int b =5;
 Swap(a,b);
 cout<<"a= "<<a<<endl;
 cout<<"b= "<<b<<endl;
 double m =4;
 double n =6;
 cout<<"m= "<<m<<endl;
 cout<<"n= "<<n<<endl;
 string d = "Txp";
 string t = "xiaoping";
 cout<<"d= "<<d<<endl;
 cout<<"t= "<<t<<endl;
 return 0;

输出结果:

root@txp-virtual-machine:/home/txp# ./a.out
a= 5
b= 2
m= 4
n= 6
d= Txp
t= xiaoping

注解:同样实现了交换功能。

2、两种方法的优缺点:

定义宏代码块

-优点:代码复用,适合所有的类型

-缺点:编译器不知道宏的存在,缺少类型检查

定义函数

-优点:真正的函数调用,编译器对类型进行检查

-缺点:根据类型重复定义函数,无法diam复用,从上面的试验结果可以看出,我们每次都对Swap()函数进行重新定义,定参数的类型不一致的时候

二、泛型编程闪亮出场:

1、泛型编程的概念:

不考虑具体数据类型的编程方式,我们可以继续拿我们刚才的那个Swap函数进行改造,改成我们现在的泛型写过:

void Swap(T& a, T& b)

    T t =a;
    a =b;
    b =t;

注解:Swap泛型写法中的T不是一个具体的数据类型,而是泛指任意的数据类型,这一点非常重要,明显有了很大提升。

2、C++中泛型编程

(1)函数模板:

-一种特殊的函数可用不同类型进行调用

-看起来和普通函数很相似,区别是类型可以被参数化

template<typename T>
void Swap(T& a, T& b)

  T t = a;
  a = b;
  b = t;

(2)函数模板的语法规则:

template关键字用于声明开始进行泛型编程

template关键字用于声明泛指类型

 

(3)函数模板的使用

自动类型推导调用

具体类型显示调用

int a = 0;
int b =1;
Swap(a,b)//这里属于自动推导
float c =2;
float d =6;
Swap<float>(c,d);//这里属于显示调用

代码实践:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
template < typename T >// 开始泛型编程,泛指类型是 T;在下面函数定义中用 T 可以代表类型;
void Swap(T& a, T& b)

   T c =a;
   a=b;
   b=c;

template < typename T >
void Sort(T a[], int len)

  for(int i=0;i<len;i++)
  {
     for(int j=i;j<len;j++)
     {
        if(a[i] > a[j])
        {
            Swap(a[i],a[j]);
        }
     }
  }

template < typename T >
void Println(T a[], int len)

     for(int i=0;i<len;i++)
     {
          cout<<a[i]<<",";
     }
     cout<<endl;

int main()

 int a=3;
  int b=5;
  Swap(a,b);//自动推导,等价于 Swap<int>(a, b);
  cout<<"a= "<<a<<endl;
  cout<<"b= "<<b<<endl;
  double m =4;
  double n=6;
  Swap(m,n);
  cout<<"m= "<<m<<endl;
  cout<<"n= "<<n<<endl;
  string d = "Txp";
  string t ="xiaoping";
  Swap<string>(d,t);//显示指定;将 T 替换成 string,然后进行调用;
  cout<<"d= "<<d<<endl;
  cout<<"t= "<<t<<endl;
     以下是选择排序算法测试代码
  int array[5]={3,5,6,4,9};
  Println(array,5);
  Sort(array,5);
  Println(array,5);
  string s[5]={"c","c++","rust","golang","python"};
  Println(s,5);
  Sort(s,5);
  Println(s,5);
  return 0;

输出结果:

vroot@txp-virtual-machine:/home/txp# ./a.out
a= 5
b= 3
m= 6
n= 4
d= xiaoping
t= Txp
3,5,6,4,9,
3,4,5,6,9,
c,c++,rust,golang,python,
c,c++,golang,python,rust,

三、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

好了,今天的分享就到这里,如果文章中有错误或者不理解的地方,可以交流互动,一起进步。我是txp,下期见! 

审核编辑:符乾江
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