c++学习笔记之函数重载和模板理解

1、函数重载：

      C++ 不允许变量重名，但是允许多个函数取相同的名字，只要参数表不同即可，这叫作函数的重载（其英文是 overload）。重载就是装载多种东西的意思，即同一个事物能完成不同功能。

      所谓重载，就是赋予新的含义。函数重载（Function Overloading）可以让一个函数名有多种功能，在不同情况下进行不同的操作。运算符重载（Operator Overloading）也是一个道理，同一个运算符可以有不同的功能。

     函数的重载使得 C++ 程序员对完成类似功能的不同函数可以统一命名，减少了命名所花的心思。例如，可能会需要一个求两个整数的最大值的函数，也可能还要写一个求三个实数的最大值的函数，这两个函数的功能都是求最大值，那么就都命名为 Max 即可，不需要一个命名为 MaxOfTwoIntegers，另一个命名为 MaxOfThreeFloats。如下：

#include <iostream>
using namespace std;
void Max(int a, int b)
{
    cout << "Max 1" << endl;
}
void Max(double a, double b)
{
    cout << "Max 2" << endl;
}
void Max(double a, double b, double c)
{
    cout << "Max 3" << endl;
}
int main()
{
    Max(3, 4);  //调用 int Max(int, int)
    Max(2.4, 6.0);  //调用 double Max(doubleA double)
    Max(1.2, 3.4, 5);  //调用 double Max(double, double, double)
    Max(1, 2, 3);  //调用 double Max(double, double, double)
    Max(3, 1.5);  //编译出错：二义性
    return 0;
}

再如：

#include <iostream>
using namespace std;

//交换 int 变量的值
void Swap(int *a, int *b){
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//交换 float 变量的值
void Swap(float *a, float *b){
    float temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//交换 char 变量的值
void Swap(char *a, char *b){
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//交换 bool 变量的值
void Swap(bool *a, bool *b){
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main(){
    //交换 int 变量的值
    int n1 = 100, n2 = 200;
    Swap(&n1, &n2);
    cout<<n1<<", "<<n2<<endl;
   
    //交换 float 变量的值
    float f1 = 12.5, f2 = 56.93;
    Swap(&f1, &f2);
    cout<<f1<<", "<<f2<<endl;
   
    //交换 char 变量的值
    char c1 = 'A', c2 = 'B';
    Swap(&c1, &c2);
    cout<<c1<<", "<<c2<<endl;
   
    //交换 bool 变量的值
    bool b1 = false, b2 = true;
    Swap(&b1, &b2);
    cout<<b1<<", "<<b2<<endl;

    return 0;
}

运行结果：

200, 100
56.93, 12.5
B, A
1, 0

 

这些函数虽然在调用时方便了一些，但从本质上说还是定义了三个功能相同、函数体相同的函数，只是数据的类型不同而已，这看起来有点浪费代码，能不能把它们压缩成一个函数呢？
能！可以借助本节讲的函数模板。

 

2、在C++中，数据的类型也可以通过参数来传递，在函数定义时可以不指明具体的数据类型，当发生函数调用时，编译器可以根据传入的实参自动推断数据类型。这就是类型的参数化。

值（Value）和类型（Type）是数据的两个主要特征，它们在C++中都可以被参数化。

所谓函数模板，实际上是建立一个通用函数，它所用到的数据的类型（包括返回值类型、形参类型、局部变量类型）可以不具体指定，而是用一个虚拟的类型来代替（实际上是用一个标识符来占位），等发生函数调用时再根据传入的实参来逆推出真正的类型。这个通用函数就称为函数模板（Function Template）。

在函数模板中，数据的值和类型都被参数化了，发生函数调用时编译器会根据传入的实参来推演形参的值和类型。换个角度说，函数模板除了支持值的参数化，还支持类型的参数化。

一但定义了函数模板，就可以将类型参数用于函数定义和函数声明了。说得直白一点，原来使用 int、float、char 等内置类型的地方，都可以用类型参数来代替。

下面我们就来实践一下，将上面的四个Swap() 函数压缩为一个函数模板：

#include<iostream>
using namespace std;

template<typename T> void Swap(T *a,T *b){  //交换函数模板
    T temp=*a;
    *a=*b;
    *b=temp;
}

int main(void){
    //交换 int 变量的值
    int n1=1000;
    int n2=2000;
    Swap(&n1,&n2);
    cout<<n1<<", "<<n2<<endl;

    //交换 float 变量的值
    float f1 = 12.5, f2 = 56.93;
    Swap(&f1, &f2);
    cout<<f1<<", "<<f2<<endl;
    return 0;
}

运行结果：

2000, 1000
56.93, 12.5

template是定义函数模板的关键字，它后面紧跟尖括号<>，尖括号包围的是类型参数（也可以说是虚拟的类型，或者说是类型占位符）。typename是另外一个关键字，用来声明具体的类型参数，这里的类型参数就是 T。从整体上看，template<typename T>被称为模板头。

模板头中包含的类型参数可以用在函数定义的各个位置，包括返回值、形参列表和函数体；本例我们在形参列表和函数体中使用了类型参数T。

类型参数的命名规则跟其他标识符的命名规则一样，不过使用 T、T1、T2、Type 等已经成为了一种惯例。