C++中函数模板的概念和意义

1，对泛型编程进行学习，泛型编程是实际工程开发中必用的技术，大型公司的通用 库都是采用泛型编程的技术完成的，c++ 中支持泛型编程技术，c++ 中的函数  模板和类模板就是 c++ 中泛型编程技术，本文分析 c++ 中的模板，也就是  这节课将带领大家进入 c++ 的泛型编程的世界；

  

2，每一样技术  的引入都是为了解决一定的问题，下面将通过一个例子让大家认识到目前来说   大家还有什么问题没有解决，只有意识到了问题的存在，才能体会泛型编程的精妙之处；

 

3，c++ 中有几种交换变量的方法？

    1，宏代码块；

    2，函数；

 

4，定义宏代码块 vs 定义函数（全局的）：

   

5，变量的交换编程实验：

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 #define swap(t, a, b)    \  // 宏能够完美的解决交换的问题，但是由于宏是预处理器处理的单元，也就是后续的编译器根本不知道宏的存在，因此不建议用宏完成类似的函数功能，推荐直接写函数；
 7 do                       \  
 8 {                        \
 9     t c = a;             \
10     a = b;               \
11     b = c;               \
12 }while(0)
13 
14 
15 void swap(int& a, int& b)  // 要用引用来交换
16 {
17     int c = a;
18     a = b;
19     b = c;
20 }
21 
22 void swap(double& a, double& b)
23 {
24     double c = a;
25     a = b;
26     b = c;
27 }
28 
29 void swap(string& a, string& b)
30 {
31     string c = a;
32     a = b;
33     b = c;
34 }
35 
36 int main()
37 {
38 /*    
39     int a = 0;
40     int b = 1;
41     
42     swap(int, a, b);
43     
44     cout << "a = " << a << endl;  // a = 1；
45     cout << "b = " << b << endl;  // b = 0；
46     
47     double m = 2;
48     double n = 3;
49     
50     swap(double, m, n);
51     
52     cout << "m = " << m << endl;  // m = 3；
53     cout << "n = " << n << endl;  // n = 2；
54 */    
55     int a = 0;
56     int b = 1;
57     
58     swap(a, b);
59     
60     cout << "a = " << a << endl;  // a = 1；
61     cout << "b = " << b << endl;  // b = 0；
62     
63     double m = 2;
64     double n = 3;
65     
66     swap(m, n);
67     
68     cout << "m = " << m << endl;  // m = 3；
69     cout << "n = " << n << endl;  // n = 2；
70     
71     string d = "delphi";
72     string t = "tang";
73     
74     swap(d, t);
75     
76     cout << "d = " << d << endl;  // d = delphi；
77     cout << "t = " << t << endl;  // t = tang；
78     
79     return 0;
80 }

    1，每当要交换两个变量的值的时候，就需要重载 swap() 函数，而 swap() 函     数的程序逻辑一点改变都没有，做的仅仅是复制粘贴改类型，这其实是重复的没有技术含量的活；

    2，使用宏不安全、函数重载复制粘贴改类型，重复性劳动；

   

6，定义宏代码块：

    1，优点：代码复用，适合所有的类型；

    2，缺点：编译器不知道宏的存在，缺少类型检查（不安全）；

       定义函数：

   1，优点：真正的函数调用，编译器对类型进行检查；

   2，缺点：根据类型重复定义函数，无法代码复用；

  

7，c++ 中有没有解决方案集合两种方法的优点？

    1，有，泛型编程；

   

8，泛型编程概念：

    1，不考虑具体数据类型的编程方式；

       1，对于 swap 函数可以考虑下面的泛型写法：

           1，代码示例：

1 void swap(t& a, t& b)
2 {
3     t t = a;
4     a = b;
5     a = t;
6 }

           2，swap 泛型写法中的 t 不是一个具体的数据类型，而是泛指任意的数据类型；

          

9，c++ 中泛型编程：

    1，函数模板：

       1，一种特殊的函数可用不同类型进行调用；

       2，看起来和普通函数很相似，区别是类型可被参数化：

           1，代码示例：

1 template<typename t>  // 定义了一个模板，里面有一个类型名 t，泛指各种类型；
2 void swap(t& a, t& b)
3 {
4     t t = a;
5     a = b;
6     b = t;
7 }       

       3，函数模板的语法规则：

           1，template 关键字用于声明开始进行泛型编程；

           2，typename 关键字用于声明泛指类型；

       4，函数模板的使用：

           1，自动类型推导调用；

              1，根据实参类型进行推导；

           2，具体类型显示调用；

1 int a = 0;
2 int b = 1;
3                    
4 swap(a, b);  // 自动推导；根据参数自动推导模板中的 t 应该为 int 类型；
5                    
6 float c = 2;
7  float d = 3;
8                    
9 swap<float>(c, d);  // 显示调用；显示告诉函数模板中的 t 是一个 float 类型；

                

10，函数模板使用初探编程实验：

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 template < typename t >  // 开始泛型编程，泛指类型是 t；在下面函数定义中用 t 可以代表类型；
 7 void swap(t& a, t& b)
 8 {
 9     t c = a;
10     a = b;
11     b = c;
12 }
13 
14 template < typename t >
15 void sort(t a[], int len)
16 {
17     for(int i=0; i<len; i++)
18     {
19         for(int j=i; j<len; j++)
20         {
21             if( a[i] > a[j] )
22             {
23                 swap(a[i], a[j]);
24             }
25         }
26     }
27 }
28 
29 template < typename t >
30 void println(t a[], int len)
31 {
32     for(int i=0; i<len; i++)
33     {
34         cout << a[i] << ", ";
35     }
36     
37     cout << endl;
38 }
39 
40 int main()
41 {
42     /* 以下是交换数据函数模板测试代码 */
43     int a = 0;
44     int b = 1;
45     
46     swap(a, b);  // 自动推导，等价于 swap<int>(a, b);
47     
48     cout << "a = " << a << endl;  // a = 1；
49     cout << "b = " << b << endl;  // b = 0；
50     
51     double m = 2;
52     double n = 3;
53     
54     swap(m, n);  // 自动推导，等价于 swap<double>(a, b);
55     
56     cout << "m = " << m << endl;  // m = 3；
57     cout << "n = " << n << endl;  // n = 2；
58     
59     string d = "delphi";
60     string t = "tang";
61     
62     swap<string>(d, t);  //显示指定；将 t 替换成 string，然后进行调用；
63     
64     cout << "d = " << d << endl;  // d = delphi；
65     cout << "t = " << t << endl;  // t = tang；
66 
67     /* 以下是选择排序算法测试代码 */
68         
69     int a[5] = {5, 3, 2, 4, 1};
70     
71     println(a, 5);  // 5, 3, 2, 4, 1
72     sort(a, 5);  // 自动推导
73     println(a, 5);  // 1, 2, 3, 4, 5
74     
75     string s[5] = {"java", "c++", "pascal", "ruby", "basic"};
76     
77     println(s, 5);  // java, c++, pascal, ruby, basic,
78     sort(s, 5);
79     println(s, 5);  // basic, c++, java, pascal, ruby,
80     
81     return 0;
82 }

    1，使用函数模板程序中代码复用率大大增加；

    2，大公司中自己通用库都是使用泛型编程、模板技术来完成的；

    3，模板技术、泛型编程，非常适合于用来写算法，通用库都是使用模板技术完成；

   

11，小结：

    1，函数模板是泛型编程在 c++ 中的应用方式之一；

       1，之二是类模板；

    2，函数模板能够根据实参对参数类型进行推导；

    3，函数模板支持显示的指定参数类型；

    4，函数模板是 c++ 中重要的代码复用方式；