C++自学笔记

22 模板-函数模板

本次记录函数模板，还请各位大佬批评指正！

模板就是建立通用的模具，大大提高复用性。

特点：
1、通用性强，但是一般不能直接使用，它只是一个框架；
2、模板的通用不是万能的。

函数模板

C++中另一种编程思想称为 泛型编程，主要利用的技术就是模板。
C++提供两种模板机制：函数模板 和 类模板。

函数模板作用：
建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

函数模板语法：
template< typename T>
函数声明或定义

解释：
template - 声明创建模板
typename - 表明其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
T - 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

#include<iostream>
#include <stdlib.h>
#include<string>
using namespace std;


//函数模板
//交换两个整型的函数
void swapInt(int& a, int& b)
{
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
//交换两个浮点数的函数
void swapInt(double& a, double& b)
{
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
//模板
//声明一个模板，告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错，T是一个通用数据类型
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
void test01()
{
	/*int a = 10;
	int b = 20;
	swapInt(a, b);
	cout << "a = " << a << endl << "b = " << b << endl;*/

	/*double c = 1.1;
	double d = 2.2;
	swapInt(c, d);
	cout << "c = " << c << endl << "d = " << d << endl;*/

	//利用函数模板实现交换
	//有两种方式使用函数模板
	////1、自动类型推导
	//int a = 10;
	//int b = 20;
	//mySwap(a, b);
	//cout << "a = " << a << endl << "b = " << b << endl;
	//2、显示指定类型
	int a = 10;
	int b = 20;
	mySwap<int>(a, b);
	cout << "a = " << a << endl << "b = " << b << endl;
}


int main()
{
	test01();
	
	system("pause");

	return 0;
}

总结：
1、函数模板利用关键字 template；
2、使用函数模板有两种方式：自动类型推导 和 显示指定类型；
3、模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化。

函数模板注意事项

1、自动类型推导中，必须推导出一致的数据类型 T，才可以使用；
2、模板必须要确定出 T 的数据类型，才可以使用。

#include<iostream>
#include <stdlib.h>
#include<string>
using namespace std;


//函数模板注意事项
template <class T>
void mySwap(T &a, T &b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
//1、自动类型推导中，必须推导出一致的数据类型 T，才可以使用
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c';
	mySwap(a, b);//正确
	//mySwap(a, c);//错误 推导不出一致的 T 类型
	cout << "a = " << a << endl << "b = " << b << endl;
}
//2、模板必须要确定出 T 的数据类型，才可以使用
template <class T>
void func()
{
	cout << "func 调用！" << endl;
}
void test02()
{
	func<int>();
}


int main()
{
	test01();
	test02();

	
	system("pause");

	return 0;
}

总结： 使用函数模板时必须确定出通用数据类型 T，并且能够推导出一致的类型。

函数模板案例

案例描述：
利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序；
排序规则为从大到小，排序算法为选择排序；
分别利用char数组和int数组进行测试。

#include<iostream>
#include <stdlib.h>
#include<string>
using namespace std;

//函数模板案例 实现通用的对数组进行排序的函数 从大到小排序；算法：选择
template<class T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

template<class T>
void mySort(T arr[], int len)
{
	for (int i = 0; i < len; i++)
	{
		int max = i;//认定最大值的下标
		for (int j = i + 1; j < len; j++)
		{
			//认定的最大值比遍历出的数组要小，说明j下标的元素才是真正的最大值
			if (arr[max] < arr[j])
			{
				max = j;//更新最大值下标
			}
		}
		if (max != i)
		{
			//交换max和i下标的元素
			mySwap(arr[max], arr[i]);
		}
	}
}

//提供打印数组模板
template<class T>
void printArray(T arr[],int len)
{
	for (int i = 0; i < len; i++)
	{
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	char charArr[] = "badcfe";
	int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
	mySort(charArr, num);
	printArray(charArr, num);
}
void test02()
{
	int intArr[] = { 7,5,1,3,9,2,4,6,8 };
	int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
	mySort(intArr, num);
	printArray(intArr, num);
}


int main()
{
	test01();
	test02();
	
	system("pause");

	return 0;
}

普通函数与函数模板的区别

普通函数与函数模板的区别:
1、普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）；
2、函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换；
3、如果利用显示指定类型方式，可以发生隐式类型转换。

#include<iostream>
#include <stdlib.h>
#include<string>
using namespace std;


//普通函数与函数模板的区别:
//1、普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
int myAdd01(int a, int b)
{
	return a + b;
}
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c'; //a - 97 ; c - 99
	cout << myAdd01(a, b) << endl;
	cout << myAdd01(a, c) << endl;
}

//模板
template<class T>
T myAdd02(T a, T b)
{
	return a + b;
}
void test02()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c'; //a - 97 ; c - 99
	cout << myAdd02(a, b) << endl;

	//2、函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
	//cout << myAdd02(a, c) << endl; //错误

	//3、如果利用显示指定类型方式，可以发生隐式类型转换
	cout << myAdd02<int>(a, c) << endl;
}


int main()
{
	//test01();
	test02();
	
	system("pause");

	return 0;
}

总结： 建议使用显示指定类型的方式 调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T。

普通函数与函数模板的调用规则

调用规则如下：
1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数；
2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板；
3、函数模板也可以发生重载；
4、如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板。

#include<iostream>
#include <stdlib.h>
#include<string>
using namespace std;


//普通函数与函数模板的调用规则
void myPrint(int a, int b)
{
	cout << "调用的普通函数！" << endl;
}

template<class T>
void myPrint(T a, T b)
{
	cout << "调用的函数模板！" << endl;
}

template<class T>
void myPrint(T a, T b,T c)
{
	cout << "调用重载的函数模板！" << endl;
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = 30;

	//如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数

	
	myPrint(a, b);

	//通过空模板参数列表来强制调用函数模板
	myPrint<>(a, b);

	//函数模板也可以发生重载
	myPrint(a, b, c);

	//如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板
	char c1 = 'a';
	char c2 = 'b';
	myPrint(c1, c2);
}


int main()
{
	test01();

	
	system("pause");

	return 0;
}

总结： 既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性。

模板的局限性

局限性：模板的通用性并不是万能的。
如:

	template<class T>
	void func(T a, T b)
	{
		if(a>b){ ... }
	}

如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型，代码无法正常运行。因此，C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板。

#include<iostream>
#include <stdlib.h>
#include<string>
using namespace std;


//模板的局限性
//对比两个数据是否相等
class Person
{
public:
	Person(string name,int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};

template<class T> 
bool myCompare(T& a, T& b)
{
	if (a == b)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

//利用具体化Person的版本实现代码，具体化优先调用
template<> bool myCompare(Person & p1, Person & p2)
{
	if (p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	bool ret = myCompare(a, b);
	if (ret)
	{
		cout << "a = b" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "a != b" << endl;
	}
}

void test02()
{
	Person p1("Tom", 10);
	Person p2("Tom", 11);
	bool ret = myCompare(p1, p2);
	if (ret)
	{
		cout << "p1 = p2" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "p1 != p2" << endl;
	}
}


int main()
{
	test01();
	test02();

	
	system("pause");

	return 0;
}

总结：

1、利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化；
2、学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板。