初识及C++模板，总结函数模板的特点以及具体使用
发布时间：2023-12-25 08:00
世间皆苦，唯有自度
✨引言
《C++提高编程》专栏主要针对C++泛型编程和STL技术做详细讲解，深入研究C++的使用，对C/C++感兴趣的小伙伴可以订阅专栏共同学习，专栏还在持续更新中
✨目录
模板
函数模板
函数模板的使用
代码演示
函数模板的排序案例
代码实现
运行效果
函数模板与普通函数调用规则
代码演示
函数模板与普通函数的区别
代码演示
模板的局限性
代码示例
✨总结
模板
我们都知道C++有一种编程思想是面向对象编程，这个在我的C++入门专栏已经系统学习过。而C++另一种编程思想就是泛型编程，主要利用的技术就是模板。
概念：模板就会通用的模具，大大提高复用性。
例如生活中的一寸照片、PPT模板。
特点：
模板不可以直接使用，它只是一个框架
函数模板
C++提供两种模板机制：函数模板和类模板，今天学习函数模板
函数模板作用：
建立一个通用函数，其函数返回值和形参类型可以不具体绑定，用户一个虚拟类型先代表
语法：template
函数声明或定义：
template --声明创建模板的关键字
typename --表明其后面的符号是一种数据类型，可以用class关键字代替
T：通用的数据类型，通常为字母大小写，可更换
函数模板的使用
1、自动推导，直接传入数据
2、显示指定类型(调用函数前加<数据类型>)
注意事项：自动推导的类型必须一致，不能一个整型一个非整型；模板必须确定出T的数据类型，才可以使用
代码演示
template
void mySwap(T& a, T& b)
{
T t = a;
a = b;
b = t;
}
void test01()
{
int a = 10, b = 20;
mySwap(a,b);//显示
double c = 3.4, d = 6.8;
mySwap(c, d);//自动类型推导
cout << "a=" << a << "b=" << b << endl;
cout << "c=" << c << "d=" << d << endl;
} 通过mySwap交换函数模板可以给整型和浮点型的数据进行交换，自动推导或者显示指定类型都会让T变为对应的数据类型 。自动类型推导的时候参数列表的数据类型要一致，例如：
同样的函数模板调用，自动类型推导的方式会显示没有“与参数列表匹配的函数模板的错误”，因此使用函数模板的时候要注意这一点。
函数模板的排序案例
趁热打铁，来一个小案例练练手吧！做一个升序排序，可以适用不同类型的数组，这里就测试整型和字符型的数组。
代码实现
//函数模板排序案例，选择排序的升序
template
void mySort(T arr[], int len)
{
for (int i = 0; i < len - 1; i++)
for (int j = i + 1; j < len; j++)
{
if (arr[j] < arr[i])
{
T temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
}
cout << "升序排序成功!" << endl;
}
void test02()
{
int arr[5] = { 2,5,3,4,1 };
int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
mySort(arr, len);
cout << "排序后数组为：" << endl;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << arr[i] << " ";
}
}
void test02q()
{
char arr[6] = {'v','s','b','a','B','A'};
int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
mySort(arr, len);
cout << "排序后数组为：" << endl;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << arr[i] << " ";
}
}
int main(void)
{
test02();
cout << "\n------------" << endl;
test02q();
} 运行效果
这里可以看到整型和字符型的数组都能通过调用函数模板来实现升序排序
函数模板与普通函数调用规则
1、普通函数模板和普通函数都可以调用的话优先调用普通函数
2、可以通过空模板参数列表 强制调用函数模板
3、函数模板可以发生函数重载
4、如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板
代码演示
//测试案例
void testPrint(int a)
{
cout << "普通函数的调用" << endl;
}
template
void testPrint(T a)
{
cout << "函数模板的调用" << endl;
}
//重载函数模板
template
void testPrint(T a,T b)
{
cout << "重载函数模板的调用" << endl;
}
void test04()
{
testPrint(10);
testPrint<>(10);//空模板参数列表<>
testPrint<>(10, 20);
char a = 'a';
testPrint(a);/*这里理论上可以调用个普通函数以及函数模板，但是普通函数调用需要编译器隐式转换
编译器认为不如直接自动推导 T 为char数据类型，所以函数模板产生了更好的匹配，调用了函数模板*/
} test04里的代码含义：
第一行测试调用同一个函数名，编译器优先调用的是模板函数还是普通函数
第二行是用空模板参数列表强制调用函数模板
第三行是函数模板重载的调用
下面便是一个匹配性的问题了，编译器认为自动推导比隐式转换好操作，所以优先调用函数模板
运行效果：
函数模板与普通函数的区别
1、普通函数调用可以发生隐式类型转换
2、函数模板 用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
3、函数模板 用显示指定类型，可以发生隐式类型转换
代码演示
//加法测试
int addTest(int a, int b)
{
return a + b;
}
template
int addT(T a,T b)
{
return a + b;
}
void test03()
{
int a = 10, b = 20;
char ch = 'A';
cout << addTest(a, ch)<(a, ch) << endl;
} test03中的三个cout语句，中间的cout会出现错误，证明了函数模板和普通函数的区别
模板的局限性
模板并不是万能的，并不是任何情况下通用性都成立
代码示例
//模板的局限性
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->name = name;
this->age = age;
}
string name;
int age;
};
//模板并不是万能的，有些特定的数据类型，需要用具体化方式做特殊实现
//对比两个数据是否相等
template
bool myCompare(T& a, T& b)
{
if (a == b)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
//利用具体化Person的版本来实现代码，具体优化优先调用
template<>bool myCompare(Person& p1, Person& p2)
{
if (p1.name == p2.name && p1.age == p2.age)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
void test05()
{
int a = 10;
int b = 20;
bool ret = myCompare(a, b);
if (ret)
{
cout << "相等" << endl;
}
else
{
cout << "不相等" << endl;
}
}
void test06()
{
Person p1("Tom", 10);
Person p2("Tom", 10);
bool ret = myCompare(p1, p2);
if (ret)
{
cout << "相等" << endl;
}
else
{
cout << "不相等" << endl;
}
}
int main(void)
{
test05();
test06();
return 0;
}
template
bool myCompare(T& a, T& b)以上两行代码是声明用来比较两个数据是否相等的函数模板。
然而对于自定义类型的数据，比如类，利用上面的函数模板肯定无法达到预期效果。所以要对模板进行具体化操作：
template<>bool myCompare(Person& p1, Person& p2)
利用具体化Person的版本来实现代码，具体优化优先调用，编译器检测到函数参数是类对象，就会自动调用这个具体化后的函数模板，完成数据比较操作。
运行效果：
✨总结
利用具体化的模板可以解决自定义类型的通用性问题，其次强调一下学习模板是为了使用别人的模板，提高编程效率。像后面的STL内容的基础就是模板，所以需要打下牢固的基础。为了深层次的学习C++，一起奋斗吧，码文不易，求个三连~