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；

  

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意识到问题的存在，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：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

#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；
do                         
{                        
    t c = a;             
    a = b;               
    b = c;               
}while(0)


void Swap(int& a, int& b)  // 要用引用来交换
{
    int c = a;
    a = b;
    b = c;
}

void Swap(double& a, double& b)
{
    double c = a;
    a = b;
    b = c;
}

void Swap(string& a, string& b)
{
    string c = a;
    a = b;
    b = c;
}

int main()
{
/*    
    int a = 0;
    int b = 1;
    
    Swap(int, a, b);
    
    cout << "a = " << a << endl;  // a = 1；
    cout << "b = " << b << endl;  // b = 0；
    
    double m = 2;
    double n = 3;
    
    Swap(double, m, n);
    
    cout << "m = " << m << endl;  // m = 3；
    cout << "n = " << n << endl;  // n = 2；
*/    
    int a = 0;
    int b = 1;
    
    Swap(a, b);
    
    cout << "a = " << a << endl;  // a = 1；
    cout << "b = " << b << endl;  // b = 0；
    
    double m = 2;
    double n = 3;
    
    Swap(m, n);
    
    cout << "m = " << m << endl;  // m = 3；
    cout << "n = " << n << endl;  // n = 2；
    
    string d = "Delphi";
    string t = "Tang";
    
    Swap(d, t);
    
    cout << "d = " << d << endl;  // d = Delphi；
    cout << "t = " << t << endl;  // t = Tang；
    
    return 0;
}

    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：

void Swap(T& a, T& b)
{
    T t = a;
    a = b;
    a = t;
}

           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：

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；
void Swap(T& a, T& b)
{
    T t = a;
    a = b;
    b = t;
}       

       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；

int a = 0;
int b = 1;
                   
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；
                   
float c = 2;
 float d = 3;
                   
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：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

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；
void Swap(T& a, T& b)
{
    T c = a;
    a = b;
    b = c;
}

template < typename T >
void Sort(T a[], int len)
{
    for(int i=0; i<len; i++)
    {
        for(int j=i; j<len; j++)
        {
            if( a[i] > a[j] )
            {
                Swap(a[i], a[j]);
            }
        }
    }
}

template < typename T >
void Println(T a[], int len)
{
    for(int i=0; i<len; i++)
    {
        cout << a[i] << ", ";
    }
    
    cout << endl;
}

int main()
{
    /* 以下是交换数据函数模板测试代码 */
    int a = 0;
    int b = 1;
    
    Swap(a, b);  // 自动推导，等价于 Swap<int>(a, b);
    
    cout << "a = " << a << endl;  // a = 1；
    cout << "b = " << b << endl;  // b = 0；
    
    double m = 2;
    double n = 3;
    
    Swap(m, n);  // 自动推导，等价于 Swap<double>(a, b);
    
    cout << "m = " << m << endl;  // m = 3；
    cout << "n = " << n << endl;  // n = 2；
    
    string d = "Delphi";
    string t = "Tang";
    
    Swap<string>(d, t);  //显示指定；将 T 替换成 string，然后进行调用；
    
    cout << "d = " << d << endl;  // d = Delphi；
    cout << "t = " << t << endl;  // t = Tang；

    /* 以下是选择排序算法测试代码 */
        
    int a[5] = {5, 3, 2, 4, 1};
    
    Println(a, 5);  // 5, 3, 2, 4, 1
    Sort(a, 5);  // 自动推导
    Println(a, 5);  // 1, 2, 3, 4, 5
    
    string s[5] = {"Java", "C++", "Pascal", "Ruby", "Basic"};
    
    Println(s, 5);  // Java, C++, Pascal, Ruby, Basic,
    Sort(s, 5);
    Println(s, 5);  // Basic, C++, Java, Pascal, Ruby,
    
    return 0;
}

    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；