c++中的函数模版

Posted 2023-04-11 ᰔᩚ. 一怀明月ꦿ

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目录

🐰函数模版

🌸函数模版

🌸定义函数的一般模版

🌸函数模版的实例化

🌸函数模版参数

🌸🌸函数模版默认实参

🌸函数模版的重载

---

🐰函数模版

利用宏可以实现各种数据类型求最大值问题，但是宏一般简单的文本替换， 宏定义无法声明返回值的类型 。 如果宏运算的结果赋值给一个与之类型不匹配的变量，编译器并不能检查出错误

#include<iostream>
using namespace std;
#define MAX(x,y) (x>y?x:y)
int main()

    cout<<MAX(1,2)<<endl;
    cout<<MAX(1,2.1)<<endl;
    cout<<MAX(1.9,2.4)<<endl;
    return 0;

结果：
2
2.1
2.4

🌸函数模版

所谓的函数模版，实际上是建立在一个通用的函数，其函数类型和形参类型中的全部或部分类型不具体指定，用一个虚拟的类型来表示 。 这个通用的函数就是函数模版 。 凡是函数体相同的函数都可以用这个模版来代替，就不用定义多个函数了，只需在模版中定义一次即可 。在函数调用时系统会根据实参的类型来取代模版中虚拟的类型，从而实现不同的函数功能。 函数模版的定义：

#include<iostream>
using namespace std;
声明函数模版，其中T为类型参数
template<typename T>
T Max(T a,T b)//求两数中最大值

    return a>b?a:b;

int main()

    int a=3,b=5,m;
    short c=7,d=8,n;
    double e=1.2,f=4.5,p;
    m=Max(a, b);
    n=Max(c, d);
    p=Max(e, f);
    cout<<m<<" "<<n<<" "<<p<<endl;
    return 0;

结果：
5 8 4.5

🌸定义函数的一般模版

template<typename T>
返回类型 函数名(形参表)

    函数体;

或者
template<class T>
返回类型 函数名(形参表)

    函数体;

template是定义模版的关键字，尖括号先写关键字typename（或class），后面跟一个参数类型T（T就是一个名字，也可以是其他的A，B，a...）这个类型参数实际上是一个虚拟的类型名，表示模版中出现的T是一个类型名，但是现在并未指定它是哪一种具体类型。在函数定义时用T来定义变量x和y，显然变量x和y的类型也是未确定的。要等到函数调用时根据实参的类型来确定T是什么类型。参数名T由我们自己定义，其实也可以不用T而用任何一个标识符，许多人习惯于T，而且用大写，以与实际的类型名相区别。

class和typename的作用相同，都是表示它后面的参数名代表一个潜在的内置或用户定义的类型，二者可以互换。 注意：

（1）在定义模版时，不允许template语句与函数模版之间有任何其他语句。

例如：

template<typename T>
int a;//template语句与函数模版之间有任何其他语句,
T Add(T a,T b)

    ...
;

（2）不要把这里的class与类的声明关键字class混淆在一起，虽然它们由相同的字母组成，但是含义是不同的。为了区别类与模版中的关键字class，标准C++提出了用typename作为模版参数的类型关键字，同时也支持使用class。 （3）函数模版的类型参数可以有多个，可根据实际需求确定个数，但每个类型参数都必须用关键字typename或class限定，例如

template<typename T1,typename T2,typename T3...>
T1 Func(T2 a1,T3 a2,...)

    ...

（4）当一个名字被声明为模版参数后，它就可以使用了，一直到模版声明或定义结束为止 。模版参数被用作一个类型指示符，可以出现在模版定义的余下部分 （5）函数模版的定义通常放到头文件中

🌸函数模版的实例化

当编译器遇到关键字template和跟随其后的函数定义时，它只是简单地知道，这个函数模版在后面的程序代码中可能会使用到。除此之外，编译器不会做额外的工作。在这个阶段，函数模版本身并不能使编译器产生任何代码，因为编译器并不知道函数模版要处理的具体数据类型。

当编译器遇到程序中对函数模版的调用时，它才会根据调用语句实际参数的具体类型，确定模版参数的数据类型，并用此类替换函数模版中的模版参数，生成能够处理该类型的函数代码。

由此可见。函数模版比使用函数重载更方便。但它只适用于函数的参数个数相同而类型不同，且函数体相同的情况下，如果参数个数不同，则不能用函数模版

🌸函数模版参数

C++在实例化函数模版的过程中，只是简单地将模版参数替换成调用实际参数类型，并以此生成模版函数，不会进行参数类型的任何转换。这种方式与普通函数处理有着很大的区别，在普通函数的调用过程中，C++会对类型不匹配的参数进行隐式转换。

例如：

#include<iostream>
using namespace std;
int Max1(int a,int b)

    return  a>b?a:b;

int main()

    cout<<"两数中最大数为："<<endl;
    cout<<Max1(2, 3.8)<<endl;//因为Max1不是模版函数，而是普通的函数，虽然传入的两个数据的类型不同，一个为整形，一个为浮点型，但是函数会对传进来的实际参数进行进行隐式转换
    cout<<Max1('a', 3.8)<<endl;//这里的'a'会转换为'a'的ASCII值
    return 0;

结果：
两数中最大数为：
3
97

#include<iostream>
using namespace std;
int Max1(int a,int b)

    return  a>b?a:b;

int main()

    cout<<"两数中最大数为："<<endl;
    cout<<Max1(2, 3.8)<<endl;//因为Max1不是模版函数，而是普通的函数，虽然传入的两个数据的类型不同，一个为整形，一个为浮点型，但是函数会对传进来的实际参数进行进行隐式转换
    cout<<Max1('a', 3.8)<<endl;//这里的'a'会转换为'a'的ASCII值
    return 0;

结果：
两数中最大数为：
3
97

以上代码程序编译时会报错，基模版参数不匹配。产生这种类型错误的原因就是模版实例化时，C++不会进行任何形式的参数类型的转换。上述代码，它首先调用实参的函数模版T Max(T a,T b)，生成模版函数。由于Max(3.4, 2)的调用实参类型分别为double和int，而函数模版只有一个模版参数T，因此，这个调用与模版声明不匹配。

解决方法： （1）在模版调用时进行参数的强制类型的转换

cout<<Max((int)(3.4), 2);

（2）通过提供"<>"里的参数类型来调用这个模版

cout<<Max<int>(3.4, 2);
cout<<Max<double>(3.4, 2);

（3）指定多个模版参数

#include<iostream>
using namespace std;
template<typename T,typename R>
T Max(T a,R b)

    return  a>b?a:b;

int main()

    cout<<"两数中最大数为："<<endl;
    cout<<Max(3.4, 2);
    return 0;

注意： 模版参数可以出现用typename或class关键字声明的类型参数除外，还可以出现确定类型参数，称为非类型参数，例如

template<typename T1,typename T2,typename T3,int T4>
T1 Func(T1 a,T2 b T3 c,T4 d)...

🌸🌸函数模版默认实参

函数模版也可以提供默认实参

🌸函数模版的重载

就像普通函数一样，也可以重载函数模版

#include<iostream>
using namespace std;
template<typename T>
T Max(T a,T b)//计算两个数的最大值

    return a>b?a:b;

template<typename T>
T Max(T a,T b,T c)//计算三个数的最大值

    return Max(Max(a,b),c);//这里调用了计算两个数的最大值的函数

int main()

    int a=5,b=6,c=7;
    cout<<"两数的最大值为："<<endl;
    cout<<Max(a, b)<<endl;
    cout<<"三个数的最大值为："<<endl;
    cout<<Max(a, b,c)<<endl;
    return 0;

结果：
两数的最大值为：
6
三个数的最大值为：
7

 🌸🌸🌸如果大家还有不懂或者建议都可以发在评论区，我们共同探讨，共同学习，共同进步。谢谢大家！ 🌸🌸🌸  

C++认识模版函数

    模板是泛型编程的基础。所谓泛型编程就是编写与类型无关的逻辑代码，是一种复用的方式。模板分为模板函数和模板类。

    首先，我们不使用模版函数，该函数用来实现比较两个数是否相等。

bool IsEqual(int left, int right)//--->int型
{
    return left == right;
}

bool IsEqual(const string& left, const string& right)//-->string型
{
    return left == right;
}

    若直接这样实现，我们可以看出，两者不同类型我们就要实现两次，而这样的代码相似度又很高，就是说冗余的代码会使得编译器不易维护。

    下面，我们来看一个模版函数，就可以避免这样的问题。

---

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>

template <class T>
bool IsEqual(const T& left, const T& right)
{
    return left == right;
}

template<class T1,class T2>
bool IsEqual(const T1& left,const T2& right)
{
    return left == right;
}

bool IsEqual(const string& left, const string& right)
{
    return left == right;
}


void Test()
{
    string s1("s1");
    string s2("s2");
    cout << IsEqual(s1, s2) << endl;
    cout << IsEqual(1, 1) << endl;
    cout << IsEqual<int>(1, 1.2) << endl;
    cout << IsEqual<double>(1, 1.2) << endl;
}

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