C++ 泛型编程:函数模板

简介: C++ 泛型编程:函数模板

前言

当需要编写通用的代码以处理不同类型的数据时,C++ 中的函数模板是一个很有用的工具。函数模板允许我们编写一个通用的函数定义,可以用于多种不同的数据类型,从而提高代码的重用性和灵活性。


一、什么是泛型编程

泛型编程 是一种编程范式,旨在实现可重用、通用性高的代码。它允许我们编写与特定数据类型无关的代码,使代码能够适用于多种不同的数据类型

  1. 传统的编程 方法主要依赖于特定的数据类型,需要为每个数据类型编写特定的代码。
  2. 泛型编程中,我们使用泛型类型来表示不特定的数据类型,可以在代码中使用泛型类型作为参数、变量或返回类型。使用泛型类型,我们可以编写通用的算法和数据结构,使其能够适用于不同的数据类型。

泛型编程的核心概念是模板。模板是一种代码生成机制,可以根据具体的数据类型生成对应的代码。C++中的模板可以是函数模板或类模板。函数模板允许我们定义通用的函数,而类模板允许我们定义通用的类。

二、函数模板

  1. 函数模板 概念:
  • 一种特殊的函数 可用不同类型去调用。
  • 看起来喝普通的函数相似,区别是类型可被参数化
  1. 函数模板规则:
    template 关键字用于声明开始进行泛型编程
    typename 关键字用于声明泛指类型.
    T 是泛指任意的数据类型。

下面是一个 用于交换 数据的函数模板。

三、函数模板的使用

  • 自动类型推导调用。
    自动推导类型时,必须严格匹配。
int a = 1;
int b = 2;
Swap(a, b);         // 自动推导

具体类型显示调用。

显示类型指定时,能够进行隐式类型转化。

显式指定函数

  • 模板的参数类型,而不是依赖编译器的类型推导。这可以通过在函数调用中使用尖括号来实现.
float c = 2.1;
float d = 3.1;
Swap<float>(c, d);        // 显示调用

四、多参数函数模板

多参数函数模板 就是 函数模板定义任意多个不同的参数类型。

对于多参数模板, 无法自动推导返回值的类型。可以从左到右 部分指定类型参数。

工程中 将第一个类型参数 作为 返回值参数类型。

例如:计算 a ,b 之和。

using namespace std;
template <typename T1, typename T2, typename  T3>
T1 Add(T2 a, T3 b)
{
  return static_cast<T1>(a+b);
}
int main(void)
{
  // T1 = int, T2 = double, T3 = double
  int r1 = Add<int>(0.6, 0.7);            // 第一个参数类型 作为 返回值类型,从左往右推
    // T1 = double, T2 = float, T3 = double
  double r2 = Add<double, float>(0.6, 0.7);
  // T1 = float, T2 = float, T3 = float
  float r3 = Add<float, float, float>(0.6, 0.7);
  cout << "r1 = " << r1 << endl;
  cout << "r2 = " << r2 << endl;
  cout << "r3 = " << r3 << endl;
  return 0;
}

注意

当 函数模板遇到了 普通函数,C++ 编译器优先选择 普通函数。如果函数模板可以产生更厚的匹配,则选择模板。可以通过 < > 限定编译器只匹配模板。

五,示例代码:

通过下面的例子进一步讲解:

使用 函数模板 分别对整形 数组 和 字符串数组 进行排序 打印。

using namespace std;
template <typename T>           // 函数模板:交换数据
void Swap(T& a, T& b)
{
  T c = a;
  a = b;
  b = c;
}
template<typename T>
void Sort(T a[], int len)         // 函数模板:数组元素排序
{
  for (int i = 0; i < len; i++)
  {
    for (int j = i; j < len; j++)
    {
      if (a[i] > a[j])
        Swap(a[i],a[j]);
    }
  }
}
int main(void)
{
  int a[5] = {3,5,1,2,4};
  for (int i = 0; i < 5; i++)
    cout << a[i] << ",";
  cout << endl;
  Sort(a,5);                      // 数组元素排序
  for (int j = 0; j < 5; j++)
    cout << a[j] << ",";
  cout << endl;
  string s[5] = { "Java", "C++", "Pascal", "Ruby", "Basic" };
  for (int k = 0; k < 5; k++)
    cout << s[k] << ",";
  cout << endl;
  Sort(s, 5);                     // 字符串 数组排序
  for (int n = 0;n < 5;n++)
    cout << s[n] << ",";
  cout << endl;
  return 0;
}


总结

以上是对C++函数模板的详细解析。函数模板提供了一种强大的机制,可以编写与数据类型无关的通用代码,从而提高代码的重用性和灵活性,以及更好地支持泛型编程。

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