浅谈c++的模板机制（一） -- 函数模板
- 浅谈c++的模板机制
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- 泛型编程
- 函数模板
- 为什么会出现函数模板
- 初识函数模板
- 函数模板语法
- 函数模板偶遇普通函数（重载）
- 模板机制的实质
- 参考资料
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浅谈c++的模板机制
泛型编程
泛型编程即以一种独立于任何特定类型的方式编写代码。可以实现算法和数据结构的分离。简单来说就是你写的代码不局限于类型（这句话往后面看会越来越清晰）。模板就是泛型编程的基础。
函数模板
为什么会出现函数模板
看一个东西之前先分析一下为什么会出现它。为什么会出现函数模板呢？来看看这个例子；我如果想要交换两个 int 型变量的值，该怎么做呢？很容易就可以写出如下代码：
void myswap1(int &a, int &b)
{
int c = 0;
c = a;
a = b;
b = c;
}
这样 当这个函数被调用的时候 两个形参就会交换了。 如果我又要交换 两个 double 型变量，怎么办呢？同理：
void myswap2(double &a, double &b)
{
double c = 0;
c = a;
a = b;
b = c;
}
这样同样可以交换两个double型数据，但是你不觉得这样很“麻烦”吗？我如果又想交换两个char型变量怎么做呢？ 再重新写一个 myswap3(char &a, char &b)？ 其实有一种简单方法，就是使用函数模板。
初识函数模板
首先将上面的例子用函数模板来表示
template
void myswap(T &a, T &b)
{
T c;
c = a;
a = b;
b = c;
cout << "hello...." << endl;
}
如果要交换两个 int 型变量调用的时候就这么写：myswap
如果要交换两个 double 型变量：myswap
同理如果想交换其他类型写法类似。
从上面这个例子也可以看出，函数模板适用于：函数功能相同但是参数不同的情况
函数模板语法
函数模板的语法很简单，在函数定义前面加一句：template
template 关键字就是告诉编译器 我要使用模板了。
template
void myswap(T &a, T &b)
{
T c;
c = a;
a = b;
b = c;
cout << "hello...." << endl;
}
第一种调用方式：显示类型调用。在函数名和括号之间加一对 尖括号，里面写上 形参的数据类型。
第二种调用方式：自动类型推导。 这种方式不推荐使用。方法是：myswap(x, y);
函数模板偶遇普通函数（重载）
首先明确一点：一个程序里面同时出现函数模板和普通函数，并且函数名相同 是正确的。
既然是正确的，那么什么时候调用的是函数模板，什么时候调用的是普通函数呢？
假设有以下实例：
int max(int a, int b)
{
cout << "普通函数调用" << endl;
return 0;
}
template
int max(T a, T b)
{
cout << "template 函数调用" << endl;
return 0;
}
int x, y;
- 第一：从函数模板的调用规则可知：max
- 第二：如果直接写max(x,y);调用的是普通函数。这说明普通函数的优先级比函数模板的优先级高
- 第三：如果可以产生一个更好的匹配时，调用函数模板。这句话的意思是: 对于上面的程序，如果你写一个：max(1.0, 2.0); 那么调用的是函数模板。因为函数模板能产生一个更好的匹配。什么是更好的匹配？对于上面的普通函数两个形参都是int型，因此最好调用时传递的实参应该是两个int型的，如果传两个double型的变量普通函数max最想要的。对于上面的函数模板呢？它要求的是两个形参的类型一致。另外：这个是不是和函数模板的自动类型推导有点类似呢？
- 第四：如果想直接调用函数模板可以使用空参数列表的方式。对于上面的例子就是：max<>(x, y); 调用的是函数模板。
第五：因为模板函数不能隐式转换，但是普通函数可以。
下面贴完整程序：
# includeusing namespace std; int max(int a, int b) { cout << "普通函数调用" << endl; return 0; } template int max(T a, T b) { cout << "template 函数调用" << endl; return 0; } template int max(T a, T b, T c) { cout << "temppate 函数调用" << endl; return 0; } int main(void) { int a = 10; int b = 20; max(a, b); // 当普通函数和模板函数重载时，优先调用普通函数 max<>(a, b); // 如果想直接调用函数模板可以使用空参数列表的方式 max(1.0, 2.0); // 如果函数模板可以产生一个更好的匹配，那么选择函数模板 max('a', a); // 因为模板函数不能隐式转换，但是普通函数可以，因此此处调用的是普通函数 max(1.0, 2.0, 3.0); max (a, b); return 0; }
在 win10 vs2017平台下，输出结果如下：
普通函数调用
template 函数调用
template 函数调用
普通函数调用
temppate 函数调用
template 函数调用
请按任意键继续. . .
另外如果一个函数的两个参数类型不一致的情况，如下将一个数组打印的程序：
template
int myPrint(T * arr, T2 size)
{
for (int i = 0; i < size; i++)
{
cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
myPrint(arr0, size);
模板机制的实质
通过如下程序来寻找c++编译器是如何处理函数模板的。
# include
using namespace std;
void myswap(int &a, int &b)
{
int c = 0;
c = a;
a = b;
b = c;
}
void myswap2(char &a, char &b)
{
int c = 0;
c = a;
a = b;
b = c;
}
int main(void)
{
{
int x = 10, y = 20;
myswap(x, y); // 第一次调用myswap函数
cout << "x = " << x << " y = " << y << endl;
}
{
char a = 'a', b = 'b';
myswap2(a, b); // 第二次调用myswap函数
cout << "a = " << a << " b = " << b << endl;
}
system("pause");
return 0;
}
在DOS下使用：
g++ -s 1.cpp -o 1.s
命令将上面的1.cpp反汇编，生成一个文件名为1.s的汇编程序。如下图
在汇编程序中找到main函数， 然后再main函数里面找到myswap关键字
可以看见一共有两次调用了myswap函数，和源程序一样。接下来寻找这两次调用的函数体
可见这两次调用的函数体并不是同一个。也就是调用的不同类型有几次就生成几个不同的函数体。
编译器并不是把函数模板处理成能够处理任意类的函数；编译器是根据函数模板调用时的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：在声明的地方对模板代码本身进行编译（这次只进行简单纠错，替换），在调用的时候还会进行一次编译，这次会产生具体的函数体，并调用之。
下一篇文章：类模板
参考资料
传智c/c++视频
C++函数模板及实现原理