【C++】泛型编程 ① ( 函数模板 | 函数模板概念 | 函数模板意义 | 函数模板定义语法 | 函数模板调用语法 | 显式类型调用 | 自动类型推导 )

韩曙亮

发布于 2023-11-15 09:42:35

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发布于 2023-11-15 09:42:35

文章被收录于专栏：韩曙亮的移动开发专栏

一、函数模板简介

1、函数模板概念

在 C++ 语言中 , 泛型编程的核心就是函数模板和类模板 ;

函数模板 Function Template 是 C++ 语言中的重要特性 ;

函数模板概念 :

建立一个 " 通用函数 " , 不指定该函数的函数返回值类型和函数参数类型 ,

仅使用 " 虚拟类型 " 代表上述两种类型 ,

该 " 通用函数 " 就是 " 函数模板 " ;

2、函数模板意义

如果函数的函数体相同的函数 , 只是参数类型不同 ,

这种情况下 , 可以使用 " 函数模板 " 替代定义 " 多个函数参数类型不同且函数体相同的函数 " ;

只需要定义一个 " 函数模板 " , 传入不同类型的参数 , 返回不同类型的结果 ;

调用函数模板时根据传递的参数类型来生成对应的具体函数实现 , 根据实际实参类型取代形参的虚拟类型 , 从而实现不同的函数功能 ;

函数模板可以提高代码的复用性和灵活性 ;

二、函数模板语法

1、函数模板定义语法

函数模板语法 :

① 定义泛型 : 使用 template 关键字 , 告诉 C++ 编译器开始使用泛型编程 , 定义的 T 是泛型类型 ;

template <类型形式参数列表>
template <typename T>
template <typename T, typename T1, typename T2>
template <class T>
template <class T, class T1, class T2>

在类型形式参数列表中 , 定义函数模板中需要用到的泛型 , 格式如下 :

typename T, typename T1, typename T2 ...

也可以使用

class T, class T1, class T2...

一般情况下使用的是前者 ;

② 定义函数模板 : 编写函数 , 参数的返回值类型或参数类型 , 可以使用之前使用 template 定义的泛型进行替换 , 如下示例 :

// 定义函数模板 add
T add(T a, T b) {
	return a + b;
}

2、函数模板调用语法

函数模板调用分为两种情况 :

显式类型调用 ;
自动类型推导 ;

显式类型调用 , 需要在函数名称后的尖括号内 , 显式说明泛型类型 ;

此处 T 类型为 int 类型 , 这里在 add 函数名后 , 使用 <int> 说明泛型类型 ;

	int a = 10, b = 20;
	// 调用函数模板
	// 函数模板 显式类型调用
	int c = add<int>(a, b);

如果在使用 template 关键字声明泛型时 , 指定了多个泛型 , 可以只使用其中的部分类型 ,

// 使用 template 关键字 
// 告诉 C++ 编译器 开始使用 泛型编程 
// 定义的 T 是泛型类型 
// 声明了多个泛型, 可以只使用其中的部分类型
// 使用函数模板时 , 显式类型调用 必须 显式指定所有 泛型类型 的实际类型
template <typename T, typename X>

使用函数模板时 , 显式类型调用必须显式指定所有泛型类型的实际类型 ;

虽然只使用了泛型 T , 没有使用泛型 X , 但是在显式类型调用时 , 必须指定所有的类型 ;

	int a = 10, b = 20;
	// 调用函数模板
	// 函数模板 显式类型调用
	int c = add<int, bool>(a, b);

自动类型推导 : 该用法不常用 , 调用函数模板时 , 直接传入参数 , 不显式声明泛型类型 , 让 C++ 编译器自动推导泛型类型 ;

	double x = 30.0, y = 40.0;
	// 调用函数模板
	// 函数模板 自动类型推导
	double z = add(x, y);

三、函数模板代码示例

1、代码示例

#include "iostream"
using namespace std; 

// 使用 template 关键字 
// 告诉 C++ 编译器 开始使用 泛型编程 
// 定义的 T 是泛型类型 
template <typename T>

// 定义函数模板 add
T add(T a, T b) {
	return a + b;
}

int main() {

	int a = 10, b = 20;
	// 调用函数模板
	// 函数模板 显式类型调用
	int c = add<int>(a, b);
	cout << "c = " << c << endl;

	double x = 30.0, y = 40.0;
	// 调用函数模板
	// 函数模板 自动类型推导
	double z = add(x, y);
	cout << "z = " << z << endl;
	
	// 控制台暂停 , 按任意键继续向后执行
	system("pause");

	return 0;
}

2、执行结果

执行结果 :

c = 30 z = 70 Press any key to continue . . .

四、函数模板代码示例 - 声明多个泛型的情况

1、代码示例

#include "iostream"
using namespace std; 

// 使用 template 关键字 
// 告诉 C++ 编译器 开始使用 泛型编程 
// 定义的 T 是泛型类型 
// 声明了多个泛型, 可以只使用其中的部分类型
// 使用函数模板时 , 显式类型调用 必须 显式指定所有 泛型类型 的实际类型
template <typename T, typename X>

// 定义函数模板 add
T add(T a, T b) {
	return a + b;
}

int main() {

	int a = 10, b = 20;
	// 调用函数模板
	// 函数模板 显式类型调用
	int c = add<int, double>(a, b);
	cout << "c = " << c << endl;

	double x = 30.0, y = 40.0;
	// 调用函数模板
	// 函数模板 自动类型推导
	double z = add<int, double>(x, y);
	cout << "z = " << z << endl;
	
	// 控制台暂停 , 按任意键继续向后执行
	system("pause");

	return 0;
}