【C++深度剖析教程35】函数模板的概念和意义

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1、问题引入：

C++中有几种变量交换的方法？

定义宏代码块和定义函数

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

#define SWAP(t, a, b)    \
do                       \
{                        \
    t c = a;             \
    a = b;               \
    b = c;               \
}while(0)


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);

    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;

    double m = 2;
    double n = 3;

    Swap(m, n);

    cout << "m = " << m << endl;
    cout << "n = " << n << endl;

    string d = "Delphi";
    string t = "Tang";

    Swap(d, t);

    cout << "d = " << d << endl;
    cout << "t = " << t << endl;

    return 0;
}

上述函数是分别用宏定义与几个函数实现的变量的交换的方法！！！

下面我们来分析一下他们两个的优缺点：
定义宏代码块：
优点：
代码复用，适合所有的类型
缺点：
宏定义是在预处理阶段替换的，编译器不知道宏的存在，无法做类型安全检查

定义函数：
优点：
真正的函数调用，编译器会对类型检查
缺点：
根据类型重复定义函数，无法实现代码复用

2、解决方案

解决上述两种方案的缺点：泛型编程
泛型编程：不考虑具体数据类型的编程方式！

对于上述Swap函数，可以写成下面这样：

void Swap(T& a,T& b)
{
    T t = a;
    a = b;
    b = t;
}

上述的T不是指某一个数据类型，而是泛指任意的数据类型

在C++中，泛型编程，指的就是：函数模板！！！
函数模板：

1. 一种特殊函数，可用不同类型进行调用
2. 看起来和普通函数类似，区别是类型可被参数化

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

函数模板的语法规则：

• template 关键字用于声明开始进行泛型编程
• typename 关键字用于声明泛指类型

函数模板的使用有两种调用方法：

1. 自动类型推导调用
2. 具体类型显示调用

下面看一个具体的示例：

#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;
}

运行结果为：

从而可以看出函数模板的强大，我们只需要写出一个函数，就可以使用任意的数据类型！！！

3、总结

1. 函数模板是泛型编程在C++中的应用之一
2. 函数模板能够根据实参对参数类型进行推导
3. 函数模板支持显示的指定参数类型
4. 函数模板是C++中重要的代码复用的方式