【C++】 56_函数模板的概念和意义

C++ 中有几种交换变量的方法？

交换变量的方法

• 定义宏代码块
• 定义函数

编程实验： 变量的交换

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

#define SWAP(t, a, b)    \
do                       \
{                        \
    t c = a;             \
    a = b;               \
    b = c;               \
}while{0}

void Swap(int& a, int& b)
{
    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(a, b);
    
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    
    double m = 2;
    double n = 3;
    
    Swap(m,n );
    
    cout << "m = " << m << endl;
    cout << "n = " << n << endl;
    
    string d = "D.T.";
    string t = "Software";
    
    Swap(d, t);
    
    cout << "d = " << d << endl;
    cout << "t = " << t << endl;

    return 0;
}

输出：
a = 1
b = 0
m = 3
n = 2
d = Software
t = D.T.

• 定义宏代码块

  • 优点： 代码复用，适合所有的类型
  • 缺点：编译器不知道宏的存在，缺少类型检查

• 定义函数

  • 优点： 真正的函数调用，编译器对类型进行检查
  • 缺点： 根据类型重复定义函数，无法代码复用

新的需求：
C++ 中有没有解决方案集合两种方法的的优点呢？

泛型编程

泛型编程的概念

• 不考虑具体数据类型的编程方式

对于 Swap 函数可以考虑下面的泛型写法

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

Swap 泛型编程中的 T 不是一个具体的数据类型，而是泛指任意的数据类型。

函数模板

C++ 中泛型编程

• 函数模板

  • 一种特殊的函数可用不同类型进行调用
  • 看起来和普通函数很相似，区别是类型可被参数化

template<typename T>
void Swap(T& a, T& b)
{
    T t = a;
    a = b;
    b = t;
}

函数模板的语法规则

• template 关键字用于声明开始进行泛型编程
• typename 关键字用于声明泛指类型

函数模板的使用

• 自动类型推导调用
• 具体类型显示调用

void code()
{
    int a = 0;
    int b = 1;
    
    Swap(a, b);           // 自动推导
    
    float c = 2;
    float d = 3;
    
    Swap<float>(c, d);    // 显示调用
}

编程实验： 函数模板使用初探

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

template < typename T >
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()
{
    int a[5] = {5, 4, 3, 2, 1};
    
    Println<int>(a, 5);
    Sort<int>(a, 5);
    Println<int>(a, 5);
    
    string s[5] = {"Java", "C++", "Pascal", "Ruby", "Basic"};
    
    Println(s, 5);
    Sort(s, 5);
    Println(s, 5);
    
    return 0;
}

输出：
5, 4, 3, 2, 1, 
1, 2, 3, 4, 5, 
Java, C++, Pascal, Ruby, Basic, 
Basic, C++, Java, Pascal, Ruby, 

小结

• 函数模板是泛型编程在 C++ 中的应用方式之一
• 函数模板能够根据实参对参数类型进行推导
• 函数模板支持显示的指定参数类型
• 函数模板是 C++ 中重要的代码复用方式

以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！