C++函数模板5分钟入门教程
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C++函数模板5分钟入门教程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
为了交换不同类型的变量的值，我们通过函数重载定义了四个名字相同、参数列表不同的函数，如下所示：
//交换 int 变量的值
void Swap(int *a, int *b){
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
//交换 float 变量的值
void Swap(float *a, float *b){
float temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
//交换 char 变量的值
void Swap(char *a, char *b){
char temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
//交换 bool 变量的值
void Swap(bool *a, bool *b){
char temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
这些函数虽然在调用时方便了一些，但从本质上说还是定义了三个功能相同、函数体相同的函数，只是数据的类型不同而已，这看起来有点浪费代码，能不能把它们压缩成一个函数呢？
能！可以借助本篇讲的函数模板。
我们知道，数据的值可以通过函数参数传递，在函数定义时数据的值是未知的，只有等到函数调用时接收了实参才能确定其值。这就是值的参数化。
在C++中，数据的类型也可以通过参数来传递，在函数定义时可以不指明具体的数据类型，当发生函数调用时，编译器可以根据传入的实参自动推断数据类型。这就是类型的参数化。
值（Value）和类型（Type）是数据的两个主要特征，它们在C++中都可以被参数化。
所谓函数模板，实际上是建立一个通用函数，它所用到的数据的类型（包括返回值类型、形参类型、局部变量类型）可以不具体指定，而是用一个虚拟的类型来代替（实际上是用一个标识符来占位），等发生函数调用时再根据传入的实参来逆推出真正的类型。这个通用函数就称为函数模板（Function Template）。
在函数模板中，数据的值和类型都被参数化了，发生函数调用时编译器会根据传入的实参来推演形参的值和类型。换个角度说，函数模板除了支持值的参数化，还支持类型的参数化。
一但定义了函数模板，就可以将类型参数用于函数定义和函数声明了。说得直白一点，原来使用 int、float、char 等内置类型的地方，都可以用类型参数来代替。
下面我们就来实践一下，将上面的四个Swap() 函数压缩为一个函数模板：
#include <iostream>
using namespace std;
template<typename T> void Swap(T *a, T *b){
T temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
int main(){
//交换 int 变量的值
int n1 = 100, n2 = 200;
Swap(&n1, &n2);
cout<<n1<<", "<<n2<<endl;
//交换 float 变量的值
float f1 = 12.5, f2 = 56.93;
Swap(&f1, &f2);
cout<<f1<<", "<<f2<<endl;
//交换 char 变量的值
char c1 = 'A', c2 = 'B';
Swap(&c1, &c2);
cout<<c1<<", "<<c2<<endl;
//交换 bool 变量的值
bool b1 = false, b2 = true;
Swap(&b1, &b2);
cout<<b1<<", "<<b2<<endl;
return 0;
}
运行结果：
200, 100
56.93, 12.5
B, A
1, 0
请重点关注第 3 行代码。template是定义函数模板的关键字，它后面紧跟尖括号<>，尖括号包围的是类型参数（也可以说是虚拟的类型，或者说是类型占位符）。typename是另外一个关键字，用来声明具体的类型参数，这里的类型参数就是T。从整体上看，template<typename T>被称为模板头。
模板头中包含的类型参数可以用在函数定义的各个位置，包括返回值、形参列表和函数体；本例我们在形参列表和函数体中使用了类型参数T。
类型参数的命名规则跟其他标识符的命名规则一样，不过使用 T、T1、T2、Type 等已经成为了一种惯例。
定义了函数模板后，就可以像调用普通函数一样来调用它们了。
在讲解C++函数重载时我们还没有学到引用（Reference），为了达到交换两个变量的值的目的只能使用指针，而现在我们已经对引用进行了深入讲解，不妨趁此机会来实践一把，使用引用重新实现 Swap() 这个函数模板：
#include <iostream>
using namespace std;
template<typename T> void Swap(T &a, T &b){
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main(){
//交换 int 变量的值
int n1 = 100, n2 = 200;
Swap(n1, n2);
cout<<n1<<", "<<n2<<endl;
//交换 float 变量的值
float f1 = 12.5, f2 = 56.93;
Swap(f1, f2);
cout<<f1<<", "<<f2<<endl;
//交换 char 变量的值
char c1 = 'A', c2 = 'B';
Swap(c1, c2);
cout<<c1<<", "<<c2<<endl;
//交换 bool 变量的值
bool b1 = false, b2 = true;
Swap(b1, b2);
cout<<b1<<", "<<b2<<endl;
return 0;
}
引用不但使得函数定义简洁明了，也使得调用函数方便了很多。整体来看，引用让编码更加漂亮。
下面我们来总结一下定义模板函数的语法：
template <typename 类型参数1 , typename 类型参数2 , ...> 返回值类型 函数名(形参列表){
//在函数体中可以使用类型参数
}
类型参数可以有多个，它们之间以逗号,分隔。类型参数列表以< >包围，形式参数列表以( )包围。typename关键字也可以使用class关键字替代，它们没有任何区别。C++ 早期对模板的支持并不严谨，没有引入新的关键字，而是用 class 来指明类型参数，但是 class 关键字本来已经用在类的定义中了，这样做显得不太友好，所以后来 C++ 又引入了一个新的关键字 typename，专门用来定义类型参数。不过至今仍然有很多代码在使用 class 关键字，包括 C++ 标准库、一些开源程序等。
本教程会交替使用 typename 和 class，旨在让读者在别的地方遇到它们时不会感觉陌生。更改上面的 Swap() 函数，使用 class 来指明类型参数：
template<class T> void Swap(T &a, T &b){
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
除了将 typename 替换为 class，其他都是一样的。
为了加深对函数模板的理解，我们再来看一个求三个数的最大值的例子：
#include <iostream>
using namespace std;
//声明函数模板
template<typename T> T max(T a, T b, T c);
int main( ){
//求三个整数的最大值
int i1, i2, i3, i_max;
cin >> i1 >> i2 >> i3;
i_max = max(i1,i2,i3);
cout << "i_max=" << i_max << endl;
//求三个浮点数的最大值
double d1, d2, d3, d_max;
cin >> d1 >> d2 >> d3;
d_max = max(d1,d2,d3);
cout << "d_max=" << d_max << endl;
//求三个长整型数的最大值
long g1, g2, g3, g_max;
cin >> g1 >> g2 >> g3;
g_max = max(g1,g2,g3);
cout << "g_max=" << g_max << endl;
return 0;
}
//定义函数模板
template<typename T> //模板头，这里不能有分号
T max(T a, T b, T c){ //函数头
T max_num = a;
if(b > max_num) max_num = b;
if(c > max_num) max_num = c;
return max_num;
}
运行结果：
12 34 100↙
i_max=100
73.234 90.2 878.23↙
d_max=878.23
344 900 1000↙
g_max=1000
函数模板也可以提前声明，不过声明时需要带上模板头，并且模板头和函数定义（声明）是一个不可分割的整体，它们可以换行，但中间不能有分号。
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