第56课 函数模板的概念和意义

Posted 2020-07-30

1. 发散性问题：C++中的几种交换变量的方法

（1）宏代码块 VS 函数

【编程实验】变量的交换

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

//宏定义代码块
#define SWAP(t, a, b)   do                      {                           t c = a;                a = b;                  b = c;              }while(0);

//定义函数方式
void Swap(int& a, 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 = 0;
    int b = 1;
    
    Swap(a, b);   //Swap(int&, int&)
    
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    
    SWAP(int, a, b); //宏代码
    
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    
    double m = 2;
    double n = 3;
    
    Swap(m, n);  //Swap(double&, double&)
    cout << "m = " << m << endl;
    cout << "n = " << n << endl;
    
    SWAP(double, m, n);  //宏代码
    cout << "m = " << m << endl;
    cout << "n = " << n << endl;   
    
    string s = "Santa";
    string c = "Claus";
    
    Swap(s, c);
    
    cout << "s = " << s << endl;
    cout << "c = " << c << endl; 

    SWAP(string,s, c);
    
    cout << "s = " << s << endl;
    cout << "c = " << c << endl; 
    
    return 0;
}

（2）优缺点比较

	宏义宏代码块	定义函数
优点	代码复用，适合所有类型	真正的函数调用，编译器对类型进行检查
缺点	编译器不知道宏的存在，缺少类型检查	根据类型重复定义函数，无法代码复用

2.新的解决方案——泛型编程

（1）不考虑具体数据类型的编程，集合了上述两种方案的优点。

（2）函数模板：C++中的泛型

　　①一种特殊的函数可用不同类型进行调用

　　②看起来和普通函数很相似，区别是类型可被参数化，如

    　　template<typename T>

    　　void Swap(T& a, T& b)

（3）函数模板的语法规则

　　①template关键字用于声明开始进行泛型编程

　　②typename关键字用于声明泛指类型

 

3. 函数模板的使用

（1）自动类型推导调用

     int a = 0, b = 1;

     Swap(a, b); //自动推导

（2）具体类型显式调用

     float c = 2, d = 3;

     Swap<float>(c, d); //显式调用

【编程实验】函数模板使用初探

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

template <typename T>
void Swap(T& a, T& b)
{
    T c = a;
    a = b;
    b = c;
}

template <typename T>
void SelectSort(T a[], int len)
{
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        for(int j = i; j < len; j++)
        {
            if (a[i] < a[j])  //降序
            {
                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[5] = {5, 3, 2, 4, 1};
    Println(a, 5);
    SelectSort(a, 5);
    Println(a, 5);
    
    string s[5] = {"Java", "C++", "Pascal", "Ruby", "Basic"};
    
    Println(s, 5);
    SelectSort(s, 5);
    Println(s, 5);   
    
    return 0;
}

4. 小结

（1）函数模板是泛型编程在C++中的应用方式之一

（2）函数模板能够根据实参对参数类型进行推导

（3）函数模板支持显式的指定参数类型

（4）函数模板是C++中重要的代码复用方式