函数模板
深入理解函数模板
编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数
编译器会对函数模板进行两次编译
对模板代码本身进行编译（语法检查等）
对参数替换后的代码进行编译（语法检查等）
注意事项
函数模板本身不允许隐式类型转换
自动推导类型时，必须严格匹配
显示类型指定时，能够进行隐式类型转换
编程实验：函数模板的本质
#include <iostream>
using namespace std;
class Test
{
public:
Test()
{
}
};
template < typename T >
void Swap(T& a, T& b)
{
T c = a;
a = b;
b = c;
}
typedef void(FuncI)(int&, int &);
typedef void(FuncD)(double&, double &);
typedef void(FuncT)(Test&, Test &);
int main()
{
FuncI* pi = Swap; // 编译器自动推导 T 为 int
FuncD* pd = Swap; // 编译器自动推导 T 为 double
FuncT* pt = Swap; // 编译器自动推导 T 为 Test
cout << “pi = ” << reinterpret_cast<void*>(pi) << endl;
cout << “pd = ” << reinterpret_cast<void*>(pd) << endl;
cout << “pt = ” << reinterpret_cast<void*>(pt) << endl;
return 0;
}
输出：
pi = 0x80487e4
pd = 0x8048806
pt = 0x8048828
编译器做了什么？
FuncI* pi = Swap; ==>
编译器自动类型推导 ==> 生成对应的 Swap 函数 ==> 语法检查合法后将 Swap 地址赋值给 pi
关于编译器对函数模板进行的两次编译
第 1 次：对模板代码本身进行的编译检查
#include <iostream>
using namespace std;
template < typename T >
void Swap(T& a, T& b)
{
T c = a // 注意这里！故意制造的语法错误
a = b;
b = c;
}
int main()
{
return 0;
}
输出：【g++】
test.cpp: In function‘void Swap(T&, T&)’:
test.cpp:9: error: expected‘,’or‘;’before‘a’
第 2 次：对参数替换后的代码进行编译检查
#include <iostream>
using namespace std;
class Test
{
private:
Test(const Test& obj); // 注意这里！将拷贝构造函数声明为私有
public:
Test()
{
}
};
template < typename T >
void Swap(T& a, T& b)
{
T c = a;
a = b;
b = c;
}
typedef void(FuncT)(Test&, Test &);
int main()
{
FuncT* pt = Swap; // 编译器自动推导 T 为 Test
return 0;
}
输出：【g++】
test.cpp: In function‘void Swap(T&, T&) [with T = Test]’:
test.cpp:27: instantiated from here
test.cpp:8: error:‘Test::Test(const Test&)’is private
test.cpp:18: error: within this context
分析：
FuncT* pt = Swap; ==>
编译器自动类型推导, T 为 Test 类型 ==> 生成对应的 Swap 函数 ==> 语法检查拷贝构造函数为私有，给出错误提示
多参数函数模板
函数模板可以定义任意多个不同的类型参数
template < typename T1, typename T2, typename T3 >
T1 Add(T2 a, T3 b)
{
return static_cast<T1>(a + b);
}
==>
int r = Add<int, float, double>(0.5, 0.8);
对于多参数函数模板
无法自动推导返回值类型
可以从左向右部分指定参数类型
// T1 = int, T2 = double, T3 = double
int r1 = Add<int>(0.5, 0.8);
// T1 = double, T2 = double, T3 = float
double r2 = Add<double, float>(0.5, 0.8);
// T1 = float, T2 = float, T3 = float
float r3 = Add<float, float, float>(0.5, 0.8);
工程中将返回值参数作为第一个类型参数
编程实验：多参数函数模板
#include <iostream>
using namespace std;
template < typename T1, typename T2, typename T3 >
T1 Add(T2 a, T3 b)
{
return static_cast<T1>(a + b);
}
int main()
{
// T1 = int, T2 = double, T3 = double
int r1 = Add<int>(0.5, 0.8);
// T1 = double, T2 = double, T3 = float
double r2 = Add<double, float>(0.5, 0.8);
// T1 = float, T2 = float, T3 = float
float r3 = Add<float, float, float>(0.5, 0.8);
cout << “r1 = ” << r1 << endl;
cout << “r2 = ” << r2 << endl;
cout << “r3 = ” << r3 << endl;
return 0;
}
输出：
r1 = 1
r2 = 1.3
r3 = 1.3
有趣的问题：当函数重载遇见函数模板会发生什么？
重载函数模板
函数模板可以像普通函数一样被重载
C++ 编译器优先考虑普通函数
如果函数模板可以产生更好的匹配，那么选择模板
可以通过空模板实参列表限定编译器只匹配模板
int r1 = Max(1, 2);
double r2 = Max<>(0.5, 0.8);
实例分析：重载函数模板
#include <iostream>
using namespace std;
template < typename T >
T Max(T a, T b)
{
cout << “T Max(T a, T b)” << endl;
return a > b ? a : b;
}
int Max(int a, int b)
{
cout << “int Max(int a, int b)” << endl;
return a > b ? a : b;
}
template < typename T >
T Max(T a, T b, T c)
{
cout << “T Max(T a, T b, T c)” << endl;
return Max(Max(a, b), c);
}
int main()
{
int a = 1;
int b = 2;
cout << Max(a, b) << endl; // 普通函数 Max(int, int)
cout << Max<>(a, b) << endl; // 函数模板 Max<int>(int, int)
cout << Max(3.0, 4.0) << endl; // 函数模板 Max<double>(double, double)
cout << Max(5.0, 6.0, 7.0) << endl; // 函数模板 Max<double>(double, double, double)
cout << Max(‘a’, 100) << endl; // 普通函数 Max(int, int)
return 0;
}
输出：
int Max(int a, int b)
2
T Max(T a, T b)
2
T Max(T a, T b)
4
T Max(T a, T b, T c)
T Max(T a, T b)
T Max(T a, T b)
7
int Max(int a, int b)
100
小提示：
Max(‘a’, 100) 普通函数被调用
函数模板本身不允许隐式类型转换，普通函数被匹配后进行隐式类型转换
小结
函数模板通过具体类型产生不同的函数
函数模板可以定义任意多个不同的类型参数
函数模板中的返回值类型必须显示指定
函数模板可以像普通函数一样被重载
以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！