文章目錄

• • 1 C++中的函數模板簡介
  • 2 函數模板深入理解
  • 3 多參數函數模板
  • 4 函數重載遇到函數模板
  • 5 函數模板的特化
  • 6 數值型模板參數

1 C++中的函數模板簡介

函數模板：

• 一種特殊的函數可用不同類型進行調用。
• 看起來和普通函數很相似，區別是類型可被參數化。
• 函數模板是泛型編程在C++中的應用方式之一，是C++中重要的代碼復用方式。
  
  函數模板語法規則：
• template關鍵字用于聲明開始進行泛型編程。
• typename關鍵字用于聲明泛指類型。

函數模板的使用：

• 自動類型推導調用。
• 具體類型顯示調用。
  
  函數模板使用示例：

#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 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[5] = {5, 3, 2, 4, 1};Println(a, 5);Sort(a, 5);Println(a, 5);string s[5] = {"Java", "C++", "Pascal", "Ruby", "Basic"};Println(s, 5);Sort(s, 5);Println(s, 5);return 0; }

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2 函數模板深入理解

編譯器從函數模板通過具體類型產生不同的函數，編譯器會對函數模板進行兩次編譯：

• 對模板代碼本身進行編譯。
• 對參數替換后的代碼進行編譯。

注意事項：函數模板本身不允許隱式類型轉換。

• 自動推導類型時，必須嚴格匹配。
• 顯示類型指定時，能夠進行隱式類型轉換。

函數模板的本質示例程序：

#include <iostream> #include <string>using namespace std;class Test {Test(const Test&); public:Test(){} };template < typename T > void Swap(T& a, T& b) {T c = a;a = b;b = c; }typedef void(FuncI)(int&, int&); typedef void(FuncD)(double&, double&); typedef void(FuncT)(Test&, Test&);int main() {FuncI* pi = Swap; // 編譯器自動推導 T 為 intFuncD* pd = Swap; // 編譯器自動推導 T 為 double// FuncT* pt = Swap; // 編譯器自動推導 T 為 Testcout << "pi = " << reinterpret_cast<void*>(pi) << endl;cout << "pd = " << reinterpret_cast<void*>(pd) << endl;// cout << "pt = " << reinterpret_cast<void*>(pt) << endl;return 0; }

3 多參數函數模板

函數模板可以定義任意多個不同的類型參數：

對于多參數函數模板：

• 無法自動推導返回值類型。
• 可以從左向右部分指定類型參數。

編程實驗：多參數函數模板

#include <iostream> #include <string>using namespace std;template < typename T1, typename T2, typename T3 > T1 Add(T2 a, T3 b) {return static_cast<T1>(a + b); }int main() {// T1 = int, T2 = double, T3 = doubleint r1 = Add<int>(0.5, 0.8);// T1 = double, T2 = float, T3 = doubledouble r2 = Add<double, float>(0.5, 0.8);// T1 = float, T2 = float, T3 = floatfloat r3 = Add<float, float, float>(0.5, 0.8);cout << "r1 = " << r1 << endl; // r1 = 1cout << "r2 = " << r2 << endl; // r2 = 1.3cout << "r3 = " << r3 << endl; // r3 = 1.3return 0; }

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4 函數重載遇到函數模板

函數模板可以像普通函數一樣被重載：

• C++編譯器有限考慮普通函數。
• 如果函數模板可以產生一個更好的匹配，那么選擇模板。
• 可以通過空模板實參列表限定編譯器只匹配模板。
  
  實例分析：重載函數模板

#include <iostream> #include <string>using namespace std;template < typename T > T Max(T a, T b) {cout << "T Max(T a, T b)" << endl;return a > b ? a : b; }int Max(int a, int b) {cout << "int Max(int a, int b)" << endl;return a > b ? a : b; }template < typename T > T Max(T a, T b, T c) {cout << "T Max(T a, T b, T c)" << endl;return Max(Max(a, b), c); }int main() {int a = 1;int b = 2;cout << Max(a, b) << endl; // 普通函數 Max(int, int)cout << Max<>(a, b) << endl; // 函數模板 Max<int>(int, int)cout << Max(3.0, 4.0) << endl; // 函數模板 Max<double>(double, double)cout << Max(5.0, 6.0, 7.0) << endl; // 函數模板 Max<double>(double, double, double)cout << Max('a', 100) << endl; // 普通函數 Max(int, int)return 0; }

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5 函數模板的特化

函數模板只支持類型參數完全特化：

工程中的建議：當需要重載函數模板時，有限考慮使用模板特化；當模板特化無法滿足需求時，再使用函數重載！

編程實驗：函數模板的特化

#include <iostream> #include <string>using namespace std;template < typename T1, typename T2 > class Test { public:void add(T1 a, T2 b){cout << "void add(T1 a, T2 b)" << endl;cout << a + b << endl;} };/* template < > class Test < void*, void* > // 當 T1 == void* 并且 T2 == void* 時 { public:void add(void* a, void* b){cout << "void add(void* a, void* b)" << endl;cout << "Error to add void* param..." << endl;} }; */class Test_Void { public:void add(void* a, void* b){cout << "void add(void* a, void* b)" << endl;cout << "Error to add void* param..." << endl;} };template < typename T > bool Equal(T a, T b) {cout << "bool Equal(T a, T b)" << endl;return a == b; }template < > bool Equal<double>(double a, double b) {const double delta = 0.00000000000001;double r = a - b;cout << "bool Equal<double>(double a, double b)" << endl;return (-delta < r) && (r < delta); }bool Equal(double a, double b) {const double delta = 0.00000000000001;double r = a - b;cout << "bool Equal(double a, double b)" << endl;return (-delta < r) && (r < delta); }int main() { cout << Equal( 1, 1 ) << endl;cout << Equal(0.001, 0.001) << endl; // 優先使用普通函數cout << Equal<>( 0.001, 0.001 ) << endl;return 0; }

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6 數值型模板參數

模板參數可以是數值型參數（非類型參數）：

數值型模板參數的限制：

• 變量不能作為模板參數。
• 浮點數不能作為模板參數。
• 類對象不能作為模板參數。

本質：模板參數是在編譯階段被處理的單元，因此，在編譯階段必須準確無誤的唯一確定。

利用數值型模板參數求解如下問題：最高效的求解1 + 2 + 3 + 4 + … + N的值：

#include <iostream> #include <string>using namespace std;template < typename T, int N > void func() {T a[N] = {0};for(int i=0; i<N; i++){a[i] = i;}for(int i=0; i<N; i++){cout << a[i] << endl;} }template < int N > class Sum { public:static const int VALUE = Sum<N-1>::VALUE + N; };template < > class Sum < 1 > { public:static const int VALUE = 1; };int main() {cout << "1 + 2 + 3 + ... + 10 = " << Sum<10>::VALUE << endl;cout << "1 + 2 + 3 + ... + 100 = " << Sum<100>::VALUE << endl;return 0; }

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參考資料：

C++深度解析教程

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++中的函数模板的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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