泛型编程 - 函数模板

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大家好,我是芒果,一名非科班的在校大学生。对C/C++、数据结构、Linux及MySql、算法等领域感兴趣,喜欢将所学知识写成博客记录下来。 希望该文章对你有所帮助!如果有错误请大佬们指正!共同学习交流

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1. 泛型编程

如何实现一个通用的交换函数呢?

void Swap(int& left, int& right)
{
    int temp = left;
    left = right;
    right = temp;
}
void Swap(double& left, double& right)
{
    double temp = left;
    left = right;
    right = temp;
}
void Swap(char& left, char& right)
{
    char temp = left;
    left = right;
    right = temp;
}

使用函数重载虽然可以实现,但是有一下几个不好的地方:

  1. 重载的函数仅仅只是类型不同,代码的复用率比较低,只要有新类型出现时,就需要增加对应的函数
  2. 代码的可维护性比较低,一个出错可能所有的重载均出错

那能否告诉编译器一个模子,让编译器根据不同的类型利用该模子来生成代码呢?

如果在C++中,也能够存在这样一个模具,通过给这个模具中填充不同材料(类型),来获得不同材料的铸件 (生成具体类型的代码),那将会节省许多头发。巧的是前人早已将树栽好,我们只需在此乘凉。

泛型编程:编写与类型无关的通用代码,是代码复用的一种手段。模板是泛型编程的基础。

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2. 函数模板

2.1 函数模板概念

函数模板代表了一个函数家族,该函数模板与类型无关,在使用时被参数化,根据实参类型产生函数的特定类型版本。


2.1 函数模板格式

template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型 函数名(参数列表){}

template :关键字 T也可以取x之类的,使用T:代表Type的意思

可以定义多个模板参数,用逗号分割

注意:typename是用来定义模板参数的关键字,也可以用class代替,但是不能用struct代替。


交换任意两个数

//函数模板
template<typename T>
void Swap( T& left, T& right)
{
    T temp = left;
    left = right;
    right = temp;
}

注意:typename是用来定义模板参数关键字,也可以使用class(切记:不能使用struct代替class)

template 等价于 template


问题:

//函数模板
template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)
{
    T temp = left;
    left = right;
    right = temp;
}
int main()
{
    //下面两个地方的Swap函数是否相同?
    int a = 1, b = 2;
    Swap(a, b);
​
    double c = 1.1, d = 2.2;
    Swap(c, d);
}

不是同一个Swap函数

->验证,看反汇编,看函数地址

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调用的是不同的函数


Swap(a,c);//err

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2.3 函数模板的原理

那么如何解决上面的问题呢?大家都知道,瓦特改良蒸汽机,人类开始了工业革命,解放了生产力。机器生 产淘汰掉了很多手工产品。本质是什么,重复的工作交给了机器去完成。有人给出了论调:懒人创造世界。

函数模板是一个蓝图,它本身并不是函数,是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。所以其实模 板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器

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在编译器编译阶段,对于模板函数的使用,编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应类型的函数以供调用。比如:当用double类型使用函数模板时,编译器通过对实参类型的推演,将T确定为double类型,然后产生一份专门处理double类型的代码,对于字符类型也是如此。


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转载自juejin.im/post/7125972459957780487