C++之函数模板的概念及意义

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