C++：模板（初级）-???? 模板

时间：2024-04-25 07:34:57

1.✈️ 函数模板

????函数模板的概念：

函数模板代表了一个函数家族，该函数模板与类型无关，在使用时被参数化，根据实参类型产生函数的特定类型版本。

????模板格式：

template<typename T1, typename T2,......,typename Tn>
返回值类型 函数名(参数列表){}

注意：typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class(切记：不能使用struct代替class)
举个例子：

template <class T>
void Swap(T& x, T& y)
{
	T tmp;
	tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}

????模板的原理：
编译器是否是调用了该模板函数来实现交换功能呢？实际上并不是，就好像你用月饼摸具来制造月饼，但是我们吃的还是月饼，也就是说，模板函数只是帮我们制造函数，并不会帮我们实现功能。在这里插入图片描述
在实际调用模板函数时，编译器会帮我们制造该类型的函数，然后再调用被制造的函数。
那编译器怎么知道我们要那种呢？这就和函数重载有点像，编译器会通过对实参的推演，确定类型，产生一份专门属于该类型的代码。如：

template <class T>
void Swap(T& x, T& y)
{
	T tmp;
	tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}

int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;

	cout << "a = "<< a << " " << "b = " << b << endl;
	Swap(a, b);
	cout << "a = " << a << " " << "b = " << b << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

2.✈️函数模板的实例化

那么我要交换int类型和double类型，可以这么写：

template <class T1,class T2>
void Swap(T1& x, T2& y)
{
	T1 tmp;
	tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}

int main()
{
	int a = 1;
	double b = 2.3;
	cout << "a = " << a << " " << "b = " << b << endl;
	Swap(a, b);
	cout << "a = " << a << " " << "b = " << b << endl;
	return 0;
}

但是发现精度丢失了在这里插入图片描述
我们再来看：

template <class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}

int main()
{
	int a = 1;
	double b = 2.3;
	cout << "a = " << a << " " << "b = " << b << endl;
	Add(a, b);
	cout << "a = " << a << " " << "b = " << b << endl;
	return 0;
}

会发现编译器会报错，因为在编译期间，当编译器看到该实例化时，需要推演其实参类型 通过实参a将T推演为int，通过实参b将T推演为double类型，但模板参数列表中只有一个T，编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错
注意：在模板中，编译器一般不会进行类型转换操作

????这时候就要用到函数模板的实例化
用不同类型的参数使用函数模板时，称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为：隐式实例化和显式实例化。

  • 1.隐式实例化：
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
	return left + right;
}

int main()
{
	int a1 = 10, a2 = 20;
	double d1 = 10.0, d2 = 20.0;
	Add(a1, a2);
	Add(d1, d2);
	return 0;
}
  • 2.显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
int main(void)
{
	int a = 10;
	double b = 20.0;

	// 显式实例化
	Add<int>(a, b);
	return 0;
}

如果类型不匹配，编译器会尝试进行隐式类型转换，如果无法转换成功编译器将会报错。

3.✈️模板参数的匹配原则

  1. 一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在，而且该函数模板还可以被实例化为这个非模板函数
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}

// 通用加法函数
template<class T>
T Add(T left, T right)
{
	return left + right;
}

void Test()
{
	Add(1, 2); // 与非模板函数匹配，编译器不需要特化
	Add<int>(1, 2); // 调用编译器特化的Add版本
}
  1. 对于非模板函数和同名函数模板，如果其他条件都相同，在调动时会优先调用非模板函数而不会从该模板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数， 那么将选择模板
// 专门处理int的加法函数
int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}

// 通用加法函数
template<class T1, class T2>
T1 Add(T1 left, T2 right)
{
	return left + right;
}

void Test()
{
	Add(1, 2); // 与非函数模板类型完全匹配，不需要函数模板实例化
	
	Add(1, 2.0); // 模板函数可以生成更加匹配的版本，
				//编译器根据实参生成更加匹配的Add函数
}
  1. 模板函数不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换

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