初识c++中的函数模板

发布时间：2024-11-19 19:01

函数模板

函数模板概念

函数模板:编译器生成代码的一个规则。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。

函数模板格式

//要让这个函数与类型无关
//Add函数模板
template<class T,typename s>	//模板的参数列表
//告诉编译器T是一种类型
T Add(T left, T right)
{
	return left + right;
}

函数模板原理

针对于下面的代码，我们看编译器给我们的反汇编代码，来了解函数模板编译器是怎么处理的？

T Add(T left, T right)
{
	cout << typeid(T).name() << endl;
	return left + right;
}
int main()
{
	//对函数模板实例化
	Add(1, 2);
	Add(1.0, 2.0);
	Add('1', '2');
	return 0;
}

每个函数地址不一样，说明编译器为每个类型都准备了相对应的函数
在编译阶段，如果编译器检测到对某个函数模板实例化

对实参类型进行推演(和函数重载有点像)，根据推演的结果，确认模板参数列表中T的实际类型
将它集合函数模板，处理具体类型的函数，生成对应类型的函数

但是下面这个调用，就会报错，因为第一参数给成整型，编译器就会认为T是整型，但是第二个参数是double类型，那么编译器又认为T是double类型，两者冲突，编译器就不知道T到底是什么。
模板一般不会进行相应类型转化

Add(1,2.0)

解决方法:

T Add(T left, T2 right)
{
	cout << typeid(T).name() << endl;
	return left + right;
}

也可以手动进行强制类型转换
也可以这样调用Add('1', '2.0');

函数模板的实例化

用不同类型的参数使用函数模板时，称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为:隐式实例化和显示实例化

隐式实例化

让编译器根据实参推演模板参数的实际类型

T Add(T left, T right)
{
	cout << typeid(T).name() << endl;
	return left + right;
}
int main()
{
	//对函数模板实例化
	Add(1, 2);
	Add(1.0, 2.0);
	Add('1', '2');
	return 0;
}

显示实例化

在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，如果无法转换成功编译器将会报错。

Add<int>('1', '2.0');

函数模板参数的匹配原则

一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在，而且该函数模板还可以被实例化为这个非模板函数

int Add(int left, int right)
{
	return right + left;
}
template<class T>
T Add(T left, T right)
{
	return left + right;
}

int main()
{
	//同名函数与函数模板同时存在时，优先使用模板生成的函数
	Add<>(1, 2); //隐式实例化
	Add(1,2);
	return 0;
}

对于非模板函数和同名函数模板，如果其他条件都相同，在调动时会优先调用非模板函数而不会从该模板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数，那么将选择模板

int Add(int left, int right)
{
	return right + left;
}
template<class T>
T Add(T left, T right)
{
	return left + right;
}
int main()
	Add(1, 2); // 与非函数模板类型完全匹配，不需要函数模板实例化
	Add(1, 2.0); // 模板函数可以生成更加匹配的版本，编译器根据实参生成更加匹配的Add函数
	return 0;
}

模板函数不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换

类模板

类模板的定义

typedef int DataType;
template<class T>
class SeqList
{
public:
	SeqList(size_t capacity = 10)
		:_array(new T(capacity))
		, _size(0)
		, _capacity(capacity)
	{}

	~SeqList()
	{
		delete[] _array;
		_array = nullptr;
		_capacity = 0;
		_size = 0;
	}

	//尾部
	void PushBack(const T& data);
	void PopBack()
	{
		--_size;
	}

	//任意位置插入和删除
	/*void Insert(size_t pos, T&data);
	void Erase(size_t pos);*/

	//在const类型成员函数中不能修改成员变量
	//const修饰this指针
	size_t size()const
	{
		return _size;
	}
	
	size_t Capacity()const
	{
		return _capacity;
	}

	bool Empty()const
	{
		return 0 == _size;
	}
	T&operator[](size_t index)
	{
		assert(index < _size);
		return _array[index];
	}

	const T&operator[](size_t index) const
	{
		assert(index < _size);
		return _array[index];
	}
private:
	void _CheckCapacity(){
		if (_size == _capacity)
		{
			//开辟新空间
			T* array = new T[2 * _capacity];
			//拷贝元素
			//memcpy(array, this->_array, _size*sizeof(T));
			for (size_t i = 0; i < _size; ++i)
			{
				array[i] = _array[i];
			}
			//释放旧空间
			delete[] _array;
			_array = array;
			_capacity *= 2;
		}
	}
private:
	T* _array;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};
template<class T>
void  SeqList<T>::PushBack(const T& data)
{
	_CheckCapacity();
	_array[_size] = data;
	_size++;
}

类模板的实例化

类模板实例化与函数模板实例化不同，类模板实例化需要在类模板名字后跟<>，然后将实例化的类型放在<>中即可，类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类。

void TestSeqList()
{
	SeqList<int> s1;
	s1.PushBack(1);
	s1.PushBack(2);
	s1.PushBack(3);
	s1.PushBack(4);
	cout << s1[2] << endl;
	s1[2] = 10;
	cout << s1.size() << endl;
	cout << s1.Capacity() << endl;
	cout << s1[2] << endl;
	SeqList<double> s2;
}