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C++中的函数模板

2022年07月19日33luoye11

一、学习笔记

1.函数模板的定义
template<类型参数表>
返回值 函数名(数据参数表) {
  函数模板定义体;
}

eg: 
template<typename T> 
T& mymax(T& a, T& b) { 
    return (a < b) ? b : a; 
}

作用:数模板可以使相似的代码重复使用,使用类型作为参数。

2.函数模板的使用
(1)函数模板只是编译指令,一般写在头文件中;
(2)编译程序时,编译器根据函数的参数来“推导”模板的参数, 然后生成具体的模板函数
示例代码:
int a; int b; mymax(a, b);编译器根据函数参数a,b推导出模板参数为int,所以把模板中的T绑定为int, 编译程序时生成如下函数:
int& mymax(int& a, int& b) {
return (a < b) ? b : a;
}


3.参数推导过程
(1)有限的类型转换
函数模板只支持下面2种隐式类型转换:
① const转换:函数参数为非const引用/指针, 它可以隐式转换为const引用/指针,但是反过来不行。eg: int a, const int b = 10; ===> my_max(int&, const int&) 编译失败,注意arg2是const int&了。
② 数组或函数指针转换:数组可以隐式转换为“指向第1个元素的指针”;参数为“函数的名字” 时,它隐式转换为“函数指针”(传入函数名和函数名的地址都会推导为函数指针)。
其他隐式转换都不支持,比如:算术转换、派生类对象向上转换、

(2)苛刻的类型匹配
参数类型必须完全匹配;如果不能直接匹配,则可以进行“有限的类型转换”;如果还不匹配,推导失败

(3)参数类型为传值时
忽略实参的const,volatile等属性,因为传值时,会临时生成一个变量,此变量可读可写。

(4)可以在函数模板中打印匹配结果
std::cout<<__PRETTY_FUNCTION__;
eg: T& my_max(T&, T&) [with T = int]


4.例子

int ia = 1, ib = 2; 
double da= 1.2; db= 2.1; 
mymax(ia, ib);    // "函数模板"会根据参数类型生成"模板函数"mymax<int> 
mymax(da, db);    // "函数模板"会根据参数类型生成"模板函数"mymax<double> 
mymax(ia, db);  // 错,没有mymax(int&, double&) 
mymax<double>(ia, db); // 错,没有mymax(int&, double&) 
mymax(static_cast<double>(ia), db); // 错,double& a=static_cast<double>(ia); 本身就是错误代码 (想深入理解,请自行学习“右值”) 
double dc=static_cast<double>(ia); mymax(dc, db); //ok 
mymax(ia, 7);     // 错, int& b = 7; 本身就是错误代码 
const int cb = 5; mymax(ia, cb); // 错, 没有mymax(int&, const int&)

5.C++中const修饰的变量成为真正的常量,需要在定义时进行初始化。


6.函数模板重载

eg: 
char* mymax(char* a, char* b) { //普通函数 
    return strcmp(a, b) < 0 ? b : a; 
} 
 
template<typename T> 
T* mymax(T* a, T* b) { 
    return (*a < *b) ? b : a; 
} 
 
template<typename T> 
T& mymax(T& a, T& b) { 
    return (a < b) ? b : a; 
}

7.函数模板重载时的选择规则
(1)先列出候选函数,包括普通函数、参数推导成功的模板函数
(2)这些候选函数,根据“类型转换”来排序(注意:模板函数只支持有限的类型转换)
(3)如果某个候选函数的参数跟调用时传入的参数更匹配,则选择此候选函数
(4)如果这些候选函数的参数匹配度相同
  ①如果只有一个非模板函数,则选择它
  ②如果只有模板函数,则选择“更特化”的模板函数
  ③否则,最后导致“二义性”错误(ambiguous)

二、例子

#include <iostream> 
#include <string.h> 
#include <unistd.h> 
 
using namespace std; 
 
/* 
int& max(int& a, int& b) 
{ 
    return (a < b)? b : a; 
} 
 
double& max(double& a, double& b) 
{ 
    return (a < b)? b : a; 
} 
 
float& max(float& a, float& b) 
{ 
    return (a < b)? b : a; 
} 
*/ 
 
template<typename T> 
const T& mymax(const T& a, const T& b) 
{ 
    cout<<"1: "<<__PRETTY_FUNCTION__<<endl; 
    return (a < b)? b : a; 
} 
 
#if 0 
template<typename T> 
const T& mymax(T& a, T& b) 
{ 
    cout<<"2: "<<__PRETTY_FUNCTION__<<endl; 
    return (a < b)? b : a; 
} 
#endif 
 
template<typename T> 
const T mymax(T * a, T* b) 
{ 
    cout<<"4: "<<__PRETTY_FUNCTION__<<endl; 
    return (*a < *b)? *b : *a; 
} 
 
 
char* mymax(char* a, char* b) 
{ 
    cout<<"3: "<<__PRETTY_FUNCTION__<<endl; 
    return strcmp(a, b) < 0? b : a; 
} 
 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
    int ia = 1; 
    int ib = 2; 
 
    cout<<mymax(ia, ib)<<endl; //1 
 
    int *p1=&ia; 
    int *p2=&ib; 
 
    cout<<mymax(p1, p2)<<endl; //4 
 
    char *str1="hello"; 
    char *str2="Hellod"; 
 
    cout<<mymax(str1, str2)<<endl; //3 
     
 
    return 0; 
}

优秀博文:
理解函数模板参数推导:http://blog.csdn.net/coolmeme/article/details/43986163
C++标准右值引用介绍:http://blog.cnblogs.com/opangle/archive/2012/11/19/2777131.html


本文参考链接:https://www.cnblogs.com/hellokitty2/p/10632356.html