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所谓函数模板#xff0c;实际就是写一个通用函数#xff0c;返回值和参数的类型都是可变的#xff0c;用一个特定格式的变量来指定#xff0c;然后调用此函数的时候#xff0c;编译器会根据参数的数据类型自动推导出类型#xff0c;从而达到函数再不同的…函数模板的定义
所谓函数模板实际就是写一个通用函数返回值和参数的类型都是可变的用一个特定格式的变量来指定然后调用此函数的时候编译器会根据参数的数据类型自动推导出类型从而达到函数再不同的类型参数下可复用的目的。这个通用函数就是函数模板使用模板就无须关心数据类型只定义一个函数模板就可以。 定义函数模板的语法格式如下所示
templatetypename 类型占位符
返回值类型 函数名(参数列表)
{//函数体;
}其中template 是声明模板的关键字中的参数称为模板参数typename 关键字用于标识模板参数可以用class关键字代替class 和 typename 并没有区别。模板参数不能为空一个函数模板中可以有多个模板参数模板参数和普通函数参数相似。template下面是定义的函数模板函数模板定义方式与普通函数定义方式相同只是参数列表中的数据类型要使用中的参数名表示。
函数模板实例化
函数模板并不是一个函数它相当于一个模子定义一次即可使用不同类型的参数来调用该函数模板这样做可以减少代码的书写提高代码的复用性和效率。函数模板不会减少可执行程序的大小因为编译器会根据调用时的参数类型进行相应的实例化。所谓实例化就是用类型参数替换模板中的模板参数生成具体类型的函数。实例化可分为隐式实例化与显式实例化。
Example01
#include iostream// 定义函数模板
template typename T
T my_add(T t1, T t2)
{return t1 t2;
}int main(int argc, char** argv)
{std::cout my_add(1, 2) std::endl; // 传入int类型参数std::cout my_add(1.0, 2.0) std::endl; // 传入double类型参数return 0;
}隐式实例化
隐式实例化是根据函数调用时传入的参数的数据类型确定模板参数 T 的类型模板参数的类型是隐式确定的. 在Example01中第一次调用my_add()函数模板时传入的是int类型的数据1、2编译器根据传入的实参推演出模板参数类型是int就会根据函数模板实例化出一个int类型的函数如下所示
int my_add(int t1, int t2)
{return t1 t2;
}编译器生成具体类型函数的这一过程就称为实例化生成的函数称为模板函数。生成int类型的函数后再传入实参1和2进行运算。 同理当传入 double 类型的数据时编译器先根据模板实例化出如下形式的函数
double my_add(double t1, double t2)
{return t1 t2;
}这样每一次调用时都会根据不同的类型实例化出不同类型的函数最终的可执行程序的大小并不会减少只是提高了代码的复用性。
显示实例化
隐式实例化不能为同一个模板参数指定两种不同的类型这就需要显式实例化解决类型不一致的问题。显式实例化需要指定函数模板中的数据类型语法格式如下所示
template函数返回值类型 函数名实例化的类型(参数列表);在Example01中,显示实例化为 int 类型则在调用时不是 int 类型的数据会转换为int类型再进行计算.
#include iostream// 定义函数模板
template typename T
T my_add(T t1, T t2)
{return t1 t2;
}template int my_addint(int t1, int t2); // 显示实例化为int类型int main(int argc, char** argv)
{// 函数模板调用// 在调用int类型函数模板时传入一个字符a,则编译器会将字符类型a转换为ASCII码值然后在与1相加得出结果std::cout my_addint(1, a) std::endl; std::cout my_add(1.0, 2.0) std::endl;return 0;
}需要注意的是对于给定的函数模板显式实例化声明在一个文件中只能出现一次并且在这个文件中必须给出函数模板的定义。
显示具体化
函数模板的显式具体化是对函数模板的重新定义具体格式如下所示
template 函数返回值类型 函数名实例化类型(参数列表)
{//body
}Example02 定义交换两个数据的函数模板示例代码如下:
templatetypename T
void my_swap(T t1, T t2)
{T temp t1;t1 t2;t2 temp;
}但现在有如下结构体定义示例代码如下
struct Student
{uint64_t id;float score;char name[40];
};现在想交换2个学生的id但是又不想交换姓名、成绩等其他信息则可以用显示具体化方式重新定义函数模板只需交换结构体的部分成员变量即可。则该显示具体化如下所示
template
void my_swapStudent(Student t1, Student t2)
{int temp t1.id;t1.id t2.id;t2.id temp;
}如果函数有多个原型则编译器在选择函数调用时非模板函数优先于模板函数显式具体化模板优先于函数模板.例如下面三种定义
void my_swap(int, int); //直接定义
templatetypename Tvoid my_swap(T t1, T t2); //模板定义
template void my_swapint(int, int); //显式具体化对于int a,int b,在调用my_swap(a, b)时则**优先调用直接定义的函数如果没有则优先调用显示具体化如果2者都没有才会调用函数模板。
函数模板重载
函数模板可以进行实例化以支持不同类型的参数不同类型的参数调用会产生一系列重载函数。 在Example01中两次调用my_add() 函数模板编译器会根据传入参数不同实例化出两个函数如下所示
int my_add(int t1, int t2) // int 类型参数实例化出的函数
{return t1 t2;
}double my_add(double t1, double t2)// double 类型参数实例化出的函数
{return t1 t2;
}函数模板本身也可以被重载即名称相同的函数模板可以具有不同的函数模板定义当进行函数调用时编译器根据实参的类型与个数决定调用哪个函数模板实例化函数。
#include iostream
int my_max(const int a, const int b) // 非模板函数求两个int类型数据的较大值
{return a b ? a : b;
}template typename T // 定义求两个任意类型数据的较大值
T my_max(const T t1, const T t2)
{return t1 t2 ? t1 : t2;
}template typename T // 定义求三个任意类型数据的最大值
T my_max(const T t1, const T t2, const T t3)
{return my_max(my_max(t1, t2), t3);
}int main(int argc, char** argv)
{std::cout my_max(1, 2) std::endl; // 调用非模板函数std::cout my_max(1, 2, 3) std::endl; // 调用三个参数的函数模板std::cout my_max(a, e) std::endl; // 调用两个参数的函数模板std::cout my_max(6, 3.2) std::endl; // 调用非模板函数return 0;
}注意模板不允许自动类型转化如果有不同类型参数只允许使用非模板函数因为普通函数可以进行自动类型转换。
函数模板使用的注意项
中的每一个类型参数在函数模板参数列表中必须至少使用一次templatetypename T1, typename T2
void func(T1 t)
{
}全局作用域中声明的与模板参数同名的对象、函数或类型在函数模板中将被隐藏int num;
templatetypename T
void func(T t)
{T num;coutnumendl; //输出的是局部变量num全局int类型的num被屏蔽
}函数模板中声明的对象或类型不能与模板参数同名 templatetypename Tvoid func(T t){typedef float T; //错误定义的类型与模板参数名相同}模板参数名在同一模板参数列表中只能使用一次但可在多个函数模板声明或定义之间重复使用 templatetypename T, typename T //错误在同一个模板中重复定义模板参数void func1(T t1, T t2){}templatetypename Tvoid func2(T t1){}templatetypename T //在不同函数模板中可重复使用相同的模板参数名void func3(T t1){}模板的定义和多处声明所使用的模板参数名不是必须相同//模板的前向声明
templatetypename T
void func1(T t1, T t2);//模板的定义
templatetypename U
void func1(U t1, U t2)
{
}如果函数模板有多个模板参数则每个模板参数前都必须使用关键字 class 或 typename 修饰templatetypename T, typename U //两个关键字可以混用
void func(T t, U u){}templatetypename T,U //错误每一个模板参数前都必须有关键字修饰
void func(T t, U u){}
