函数模板|C++

函数模板

使用模板的目的就是能够让程序员编写与类型无关的代码。比如编写了一个交换两个整型int 类型的swap函数，这个函数就只能实现int 型，对double，字符这些类型无法实现，要实现这些类型的交换就要重新编写另一个swap函数。使用模板的目的就是要让这程序的实现与类型无关，比如一个swap模板函数，即可以实现int 型，又可以实现double型的交换。模板可以应用于函数和类。

函数和类有助于使程序更易于编写，更安全，更易于维护。

然而，虽然函数和类确实具有所有这些优点，但在某些情况下，它们也可能受到C++规则的限制，必须为所有参数指定类型。

例如，你可能想写一个函数来计算两个数字的总和，就像这样：

int sum(int a, int b) {
  return a+b;
}

我们现在可以在我们的main中调用两个整型函数。

int sum(int a, int b) {
  return a+b;
}

int main () {
  int x=6, y=16;
  cout << sum(x, y) << endl;
}
// 输出 22

每一个新函数都需要声明类型，比如double型

double sum(double a, double b) {
  return a+b;
}

如果能编写一个能处理任何类型参数的sum()函数，效率会不会更高呢？

函数模板使我们有能力做到这一点！

使用函数模板的基本思想是避免为每个变量指定确切的类型。相反，C ++为我们提供了使用占位符类型（称为模板类型参数）来定义函数的功能。

要定义函数模板，请使用关键字template，然后使用template类型定义：

template <class T> 

现在我们可以在函数中使用我们的通用数据类型T：

template <class T>
T sum(T a, T b) {
  return a+b;
}

int main () {
    int x=6, y=16;
    cout << sum(x, y) << endl;
}

// 输出 22

该函数返回一个泛型类型T的值，获取的两个参数也是类型T。

声明带有两个参数的函数模板。该函数返回其参数的总和。参数的类型是模板类型T

template <class T>
T sum(T a,T b){
   return a+b;
}

其他数据类型可以使用相同的函数，例如double型：

template <class T>
T sum(T a, T b) {
  return a+b;
}

int main () {
  double x=7.02, y=15.64;
  cout << sum(x, y) << endl;
}
// 输出 22.66

编译器自动调用相应类型的函数。

template <class 形参名，class 形参名，......> 返回类型 函数名(参数列表)
{
    函数体
}

在创建模板类型参数时，可以使用关键字typename替代类型关键字。其中template和class是关见字，class可以用typename 关见字代替，在这里typename 和class没区别，<>括号中的参数叫模板形参，模板形参和函数形参很相像，模板形参不能为空。一但声明了模板函数就可以用模板函数的形参名声明类中的成员变量和成员函数，即可以在该函数中使用内置类型的地方都可以使用模板形参名。模板形参需要调用该模板函数时提供的模板实参来初始化模板形参，一旦编译器确定了实际的模板实参类型就称他实例化了函数模板的一个实例。比如swap的模板函数形式为:

template <class T> void swap(T& a, T& b){}，

当调用这样的模板函数时类型T就会被被调用时的类型所代替，比如swap(a,b)其中a和b是int 型，这时模板函数swap中的形参T就会被int 所代替，模板函数就变为swap(int &a, int &b)。而当swap(c,d)其中c和d是double类型时，模板函数会被替换为swap(double &a, double &b)，这样就实现了函数的实现与类型无关的代码。

函数模板可以节省很多时间，因为它们只写一次，但是可以被不同类型调用。

函数模板减少了代码维护，因为重复代码显着减少。

增强安全性是使用函数模板的另一个优点，因为不需要手动复制函数和更改类型。

类模板通式

1、类模板的格式为：

template<class  形参名，class 形参名，…>   class 类名
{ ... };

类模板和函数模板都是以template开始后接模板形参列表组成，模板形参不能为空，一但声明了类模板就可以用类模板的形参名声明类中的成员变量和成员函数，即可以在类中使用内置类型的地方都可以使用模板形参名来声明。比如

template<class T> class A{public: T a; T b; T hy(T c, T &d);};

在类A中声明了两个类型为T的成员变量a和b，还声明了一个返回类型为T带两个参数类型为T的函数hy。

　　2、类模板对象的创建：比如一个模板类A，则使用类模板创建对象的方法为A<int> m;在类A后面跟上一个<>尖括号并在里面填上相应的类型，这样的话类A中凡是用到模板形参的地方都会被int 所代替。当类模板有两个模板形参时创建对象的方法为A<int, double> m;类型之间用逗号隔开。

　　3、对于类模板，模板形参的类型必须在类名后的尖括号中明确指定。比如A<2> m;用这种方法把模板形参设置为int是错误的（编译错误：error C2079: 'a' uses undefined class 'A<int>'），类模板形参不存在实参推演的问题。也就是说不能把整型值2推演为int 型传递给模板形参。要把类模板形参调置为int 型必须这样指定A<int> m。

4、在类模板外部定义成员函数的方法为：

template<模板形参列表> 函数返回类型 类名<模板形参名>::函数名(参数列表){函数体}，

比如有两个模板形参T1，T2的类A中含有一个void h()函数，则定义该函数的语法为：

template<class T1,class T2> void A<T1,T2>::h(){}。

注意：当在类外面定义类的成员时template后面的模板形参应与要定义的类的模板形参一致。

5、再次提醒注意：模板的声明或定义只能在全局，命名空间或类范围内进行。即不能在局部范围，函数内进行，比如不能在main函数中声明或定义一个模板。

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