函数模板
1、为什么引入函数模板？
考虑下面两个需求：
- 交换两个整型变量的值的Swap函数:
void Swap(int & x,int & y)
{
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
- 交换两个double型变量的值的Swap函数:
void Swap(double & x,double & y)
{
double tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
上述代码有着明显的重复。考虑一个问题：能否只写一个Swap,就能交换各种类型的变量?(即：提高代码的重用性)
2、解决问题的方案：引入函数模板
(1)定义模板的语法：
template <class 类型参数1,class 类型参数2,......>
返回值类型 模板名 (形参表)
{
函数体
};
(2)针对上述问题，可以定义函数模板：
template <class T>
void Swap(T & x,T & y)
{
T tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
编译器会在函数调用语句处，自动根据函数模板和实参类型生成一个函数。由模板生成的函数被称为模板函数。
3、举栗子。
(1)例1,函数模板可以不止有一个类型参数
template <class T1, class T2>
T2 print(T1 arg1, T2 arg2)
{
cout<< arg1 << " "<< arg2<<endl;
return arg2;
}
(2)例2，求数组最大元素的MaxElement函数模板
template <class T>
T MaxElement(T a[], int size) //size是数组元素个数
{
T tmpMax = a[0];
for( int i = 1;i < size;++i)
if( tmpMax < a[i] )
tmpMax = a[i];
return tmpMax;
}
4、实例化函数模板的两种方式
(1)方式一：通过参数实例化(隐式实例化)
注意：匹配模板函数时,不进行类型自动转换。
template<class T>
T myFunction( T arg1, T arg2){
cout<<arg1<<" "<<arg2<<"\n";
return arg1;
}
void main(){
myFunction( 5, 7); //ok:replace T with int
myFunction( 5.8, 8.4); //ok: replace T with double
myFunction( 5, 8.4); //error,no matching function for callto 'myFunction(int, double)'
}
(2)方式二：不通过参数实例化函数模板(显式实例化)
举栗：
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
T Inc(T n)
{
return 1 + n;
}
int main()
{
cout << Inc<double>(4)/2;
return 0;
}
考虑：是否支持参数隐式转换？
4、模板重载
函数模板可以重载,只要它们(它们指的是：实例化出来的函数)的形参表或类型参数表不同即可。
template<class T1, class T2>
void print(T1 arg1, T2 arg2) {
cout<< arg1 << " "<< arg2<<endl;
}
template<class T>
void print(T arg1, T arg2) {
cout<< arg1 << " "<< arg2<<endl;
}
template<class T,class T2>
void print(T arg1, T arg2) {
cout<< arg1 << " "<< arg2<<endl;
}
5、函数模板和函数的次序
在有多个函数和函数模板名字相同的情况下,编译器如下处理一
条函数调用语句：
- 先找参数完全匹配的普通函数(非由模板实例化而得的函数)。
- 再找参数完全匹配的模板函数。
- 再找实参数经过自动类型转换后能够匹配的普通函数。
- 上面的都找不到,则报错。
举栗子：
template <class T>
T Max( T a, T b) {
cout << "TemplateMax" <<endl;
return 0;
}
template <class T,class T2>
T Max( T a, T2 b) {
cout << "TemplateMax2" <<endl;
return 0;
}
double Max(double a, double b){
cout << "MyMax" << endl;
return 0;
}
int main() {
int i=4, j=5;
Max( 1.2,3.4); // 输出MyMax
Max(i, j); //输出TemplateMax
Max( 1.2, 3); //输出TemplateMax2
return 0;
}
6、函数模板示例:Map
#include <iostream>
using namespace std;
template<class T,class Pred>
void Map(T s, T e, T x, Pred op)
{
for(; s != e; ++s,++x) {
*x = op(*s);
}
}
int Cube(int x) {
return x * x * x;
}
double Square(double x) {
return x * x;
}
int a[5] = {1,2,3,4,5}, b[5];
double d[5] = { 1.1,2.1,3.1,4.1,5.1} , c[5];
int main() {
Map(a,a+5,b,Square);
for(int i = 0;i < 5; ++i) cout << b[i] << ",";
cout << endl;
Map(a,a+5,b,Cube);
for(int i = 0;i < 5; ++i) cout << b[i] << ",";
cout << endl;
Map(d,d+5,c,Square);
for(int i = 0;i < 5; ++i) cout << c[i] << ",";
cout << endl;
return 0;
}
/*输出:
1,4,9,16,25,
1,8,27,64,125,
1.21,4.41,9.61,16.81,26.01,
*/
实例化函数解释：
//函数模板
template<class T,class Pred>
void Map(T s, T e, T x, Pred op) {
for(; s != e; ++s,++x) {
*x = op(*s);
}
}
//实例化的模板函数
void main(){
int a[5] = {1,2,3,4,5}, b[5];
Map(a,a+5,b,Square); //实例化出以下函数:
}
void Map(int * s, int * e, int * x, double ( *op)(double)) {
for(; s != e; ++s,++x) {
*x = op(*s);
}
}
