这一期给大家分享的是C++中的函数模板，下一期将分享类模板。C++有两种编程思想，一种是面向对象编程，一种是泛型编程，模板.就属于泛型编程。
每一个知识点的后面都有代码演示验证，大家可以手动敲一遍；
本内容原创为黑马，在它的基础上面做了很好的内容排版，代码缩进，增删改查一些内容，重点内容不会变，让内容更加容易理解，让新手都能看得懂。
1.模板
1.1 模板的概念和特点
概念：
模板就是建立通用的模具，大大提高复用性
特点：
1)不可以直接使用，它只是一个框架；
2)模板的通用并不是万能的；
1.2 函数模板
C++另一种编程思想称为 泛型编程 ，主要利用的技术就是模板
C++提供两种模板机制:函数模板和类模板
1.2.1 函数模板语法
函数模板作用：
建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。
语法：
template<typename T> 函数声明或定义
解释：
- template --- 声明创建模板
2) typename --- 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
3) T --- 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
//交换整型函数 void swapInt(int& a, int& b) { int temp = a; a = b; b = temp; } //交换浮点型函数 void swapDouble(double& a, double& b) { double temp = a; a = b; b = temp; } //利用模板提供通用的交换函数 template<typename T> void mySwap(T& a, T& b) { T temp = a; a = b; b = temp; } void test01() { int a = 10; int b = 20; //swapInt(a, b);//利用模板实现交换 mySwap(a, b);//1、自动类型推导 mySwap<int>(a, b);//2、显示指定类型 cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl; } int main() { test01(); system("pause"); return 0; }
总结：
1) 函数模板利用关键字 template;
2) 使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型;
3) 模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化;
1.2.2 函数模板注意事项
注意事项：
1) 自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
2) 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
示例：
//利用模板提供通用的交换函数 template<class T> void mySwap(T& a, T& b) { T temp = a; a = b; b = temp; } // 1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用 void test01() { int a = 10; int b = 20; char c = 'c'; mySwap(a, b); // 正确，可以推导出一致的T //mySwap(a, c); // 错误，推导不出一致的T类型 // 2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用 template<class T> void func() { cout << "func 调用" << endl; } void test02() { //func(); //错误，模板不能独立使用，必须确定出T的类型 func<int>(); //利用显示指定类型的方式，给T一个类型，才可以使用该模板 } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; }
总结：
使用模板时必须确定出通用数据类型T，并且能够推导出一致的类型;
1.2.3 函数模板案例
案例描述：
1）利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
2）排序规则从大到小，排序算法为选择排序。
3）分别利用char数组和int数组进行测试
#include<iostream> using namespace std; //交换两个数的函数模板 template<class T> void swap(T& a, T& b) { T temp = a; a = b; b = temp; } //排序模板 template<class T> void mySort(T arr[], int len) { int i = 0; int j = 0; for (i = 0; i < len; i++) { int max = i; for (j = i + 1; j < len; j++) { if (arr[max] < arr[j]) { max = j; } } if ( max != i) { int g = arr[max]; arr[max] = arr[i]; arr[i] = g; } } } //实现打印模板 template<class T> void printsort(T arr[], int len) { for (int i = 0; i < len; i++) { cout << arr[i] << ""; } } void text01() { int intarray[] = { 8,7,8,1,4,7,0,2,2, 1, 3, 6 }; int len = sizeof(intarray) / sizeof(int); mySort(intarray, len); printsort(intarray, len); } void text02() { char arr[] = { 'a','b','c','d','a','f' }; int len = sizeof(arr) / sizeof(char); mySort(arr, len); printsort(arr, len); } int main() { text01(); text02(); return 0; }
总结：
模板可以提高代码复用，需要熟练掌握
1.2.4 普通函数与函数模板的区别
1）普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）；
2）函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换；
3）如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换；
//普通函数 int myAdd01(int a, int b) { return a + b; } //函数模板 template<class T> T myAdd02(T a, T b) { return a + b; } //使用函数模板时，如果用自动类型推导，不会发生自动类型转换,即隐式类型转换 void test01() { int a = 10; int b = 20; char c = 'c'; cout << myAdd01(a, c) << endl; //正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型 'c'对应 ASCII码 99 //myAdd02(a, c); // 报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换 myAdd02<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换 } int main() { test01(); system("pause"); return 0; }
总结：
建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T；
1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则
调用规则如下：
1. 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
2. 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
3. 函数模板也可以发生重载
4. 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
//普通函数与函数模板调用规则 void myPrint(int a, int b) { cout << "调用的普通函数" << endl; } template<typename T> void myPrint(T a, T b) { cout << "调用的模板" << endl; } template<typename T> void myPrint(T a, T b, T c) { cout << "调用重载的模板" << endl; } void test01() { //1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数 // 注意:如果告诉编译器普通函数是有的，但只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错找不到; int a = 10; int b = 20; myPrint(a, b); //调用普通函数 //2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板 myPrint<>(a, b); //调用函数模板 //3、函数模板也可以发生重载 int c = 30; myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板 //4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板 char c1 = 'a'; char c2 = 'b'; myPrint(c1, c2); //调用函数模板 } int main() { test01(); system("pause"); return 0; }
总结：
既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性;
1.2.6 模板的局限性
局限性：
模板的通用性并不是万能的
例如：
template<class T> void f(T a, T b) { a = b; }
在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了；
再例如：
template<class T> void f(T a, T b) { if(a > b) { ... } }
在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型，也无法正常运行；因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板，示例：
#include<iostream> using namespace std; #include <string> class Person { public: Person(string name, int age) { this->m_Name = name; this->m_Age = age; } string m_Name; int m_Age; }; //普通函数模板 template<class T> bool myCompare(T& a, T& b) { if (a == b) { return true; } else { return false; } } //具体化，显示具体化的原型和定意思以template<>开头，并通过名称来指出类型 //具体化优先于常规模板 template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2) { if ( p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age) { return true; } else { return false; } } void test01() { int a = 10; int b = 20; //内置数据类型可以直接使用通用的函数模板 bool ret = myCompare(a, b); if (ret) { cout << "a == b " << endl; } else { cout << "a != b " << endl; } void test02() { Person p1("Tom", 10); Person p2("Tom", 10); //自定义数据类型，不会调用普通的函数模板 //可以创建具体化的Person数据类型的模板，用于特殊处理这个类型 bool ret = myCompare(p1, p2); if (ret) { cout << "p1 == p2 " << endl; } else { cout << "p1 != p2 " << endl; } } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; }
总结：
利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化；
学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板；
2023.01.19
From：努力进大厂的新青年
