C++之函數模板的概念和意義

2021-01-07 OFweek維科網

一、函數模板的引出：

1、c＋＋中有幾種交換變量的方法：

（1）定義宏代碼塊

（2）定義函數

代碼版本一：

＃include ＜iostream＞
＃include ＜string＞
using namespace std；
＃define SWAP（t，a，b）  
do                    
｛                    
    t c ＝a；          
    a ＝b；            
    b ＝ c；          
｝while（0）
int main（）
｛
    int a ＝2；
    int b ＝5；
    SWAP（int ， a ， b ）；
    cout＜＜＂a＝ ＂＜＜a＜＜endl；
    cout＜＜＂b＝ ＂＜＜b＜＜endl；
    double m ＝4；
    double n ＝6；
    cout＜＜＂m ＝ ＂＜＜m＜＜endl；
    cout＜＜＂n＝ ＂＜＜n＜＜endl；
    return 0；
｝

輸出結果：

root＠txp－virtual－machine：／home／txp＃ ．／a．out
a＝ 5
b＝ 2
m ＝ 4
n＝ 6

註解：我們看兩個數值交換成功。

我們再用使用函數的方式來實現這個功能，當然以前我們在c語言裡面使用指針傳參方式來實現這種兩個數值直接的交換，現在我們利用c＋＋裡面更加高級的方式來實現，就是使用引用來實現（不過它的本質還是指針來實現，只是我們只用引用再不用去考慮指針的細節了）

代碼版本二：

＃include ＜iostream＞
＃include ＜string＞
using namespace std；
void Swap（int＆ a ， int＆ b ）／／const int ＊ a ，const 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 ＝2；
 int b ＝5；
 Swap（a，b）；
 cout＜＜＂a＝ ＂＜＜a＜＜endl；
 cout＜＜＂b＝ ＂＜＜b＜＜endl；
 double m ＝4；
 double n ＝6；
 cout＜＜＂m＝ ＂＜＜m＜＜endl；
 cout＜＜＂n＝ ＂＜＜n＜＜endl；
 string d ＝ ＂Txp＂；
 string t ＝ ＂xiaoping＂；
 cout＜＜＂d＝ ＂＜＜d＜＜endl；
 cout＜＜＂t＝ ＂＜＜t＜＜endl；
 return 0；
｝

輸出結果：

root＠txp－virtual－machine：／home／txp＃ ．／a．out
a＝ 5
b＝ 2
m＝ 4
n＝ 6
d＝ Txp
t＝ xiaoping

註解：同樣實現了交換功能。

2、兩種方法的優缺點：

定義宏代碼塊

－優點：代碼復用，適合所有的類型

－缺點：編譯器不知道宏的存在，缺少類型檢查

定義函數

－優點：真正的函數調用，編譯器對類型進行檢查

－缺點：根據類型重複定義函數，無法diam復用，從上面的試驗結果可以看出，我們每次都對Swap（）函數進行重新定義，定參數的類型不一致的時候

二、泛型編程閃亮出場：

1、泛型編程的概念：

不考慮具體數據類型的編程方式，我們可以繼續拿我們剛才的那個Swap函數進行改造，改成我們現在的泛型寫過：

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

註解：Swap泛型寫法中的T不是一個具體的數據類型，而是泛指任意的數據類型，這一點非常重要，明顯有了很大提升。

2、C＋＋中泛型編程

（1）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，區別是類型可以被參數化

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

（2）函數模板的語法規則：

template關鍵字用於聲明開始進行泛型編程

template關鍵字用於聲明泛指類型

（3）函數模板的使用

自動類型推導調用

具體類型顯示調用

int a ＝ 0；
int b ＝1；
Swap（a，b）／／這裡屬於自動推導
float c ＝2；
float d ＝6；
Swap＜float＞（c，d）；／／這裡屬於顯示調用

代碼實踐：

＃include ＜iostream＞
＃include ＜string＞
using namespace std；
template ＜ typename T ＞／／ 開始泛型編程，泛指類型是 T；在下面函數定義中用 T 可以代表類型；
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＝3；
  int b＝5；
  Swap（a，b）；／／自動推導，等價於 Swap＜int＞（a， b）；
  cout＜＜＂a＝ ＂＜＜a＜＜endl；
  cout＜＜＂b＝ ＂＜＜b＜＜endl；
  double m ＝4；
  double n＝6；
  Swap（m，n）；
  cout＜＜＂m＝ ＂＜＜m＜＜endl；
  cout＜＜＂n＝ ＂＜＜n＜＜endl；
  string d ＝ ＂Txp＂；
  string t ＝＂xiaoping＂；
  Swap＜string＞（d，t）；／／顯示指定；將 T 替換成 string，然後進行調用；
  cout＜＜＂d＝ ＂＜＜d＜＜endl；
  cout＜＜＂t＝ ＂＜＜t＜＜endl；
     以下是選擇排序算法測試代碼
  int array［5］＝｛3，5，6，4，9｝；
  Println（array，5）；
  Sort（array，5）；
  Println（array，5）；
  string s［5］＝｛＂c＂，＂c＋＋＂，＂rust＂，＂golang＂，＂python＂｝；
  Println（s，5）；
  Sort（s，5）；
  Println（s，5）；
  return 0；
｝

輸出結果：

vroot＠txp－virtual－machine：／home／txp＃ ．／a．out
a＝ 5
b＝ 3
m＝ 6
n＝ 4
d＝ xiaoping
t＝ Txp
3，5，6，4，9，
3，4，5，6，9，
c，c＋＋，rust，golang，python，
c，c＋＋，golang，python，rust，

三、總結：

函數模板是泛型編程在c＋＋中的應用方式之一

函數模板能夠根據實參對參數類型進行推導

函數模板支持顯示的指定參數類型

函數模板是C＋＋中重要的代碼復用方式

好了，今天的分享就到這裡，如果文章中有錯誤或者不理解的地方，可以交流互動，一起進步。我是txp，下期見！

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