C++函数模板和函数重载

1. 前言

C++提供了模板(template)编程的概念。所谓模板，实际上是建立一个通用函数或类，其类内部的类型和函数的形参类型不具体指定，用一个虚拟的类型来代表。这种通用的方式称为模板。模板是泛型编程的基础,泛型编程即以一种独立于任何特定类型的方式编写代码。

2. 例如 : 我们要实现多个函数用来返回两个数的最大值，要求能支持char类型、int类型、float类型变量 ,一般情况我们可能有如下方式.

int Max(int a, int b){
     
	return a>b ? a:b;
}

char Max(char a, char b){
     
	return a>b ? a:b;
}

float Max(float a, float b){
     
	return a>b ? a:b;
}

通过观察不难发现, 这三个函数除了参数类型和返回值类型不一致, 其他地方都是一样的. 实际上, 以上程序, 只需要一个 “函数” 就可以搞定.

//使用函数模板 
//template 关键子告诉C++编译器 我要开始泛型编程了, 请你不要随意报错
//T - 参数化的数据类型
template <typename T>
T Max(T a, T b){
     
	return a>b ? a:b;
}
//如果T使用 int 类型调用, 相当于调用下面这个函数
int Max(int a, int b){
     
	return a>b ? a:b;
}

完整代码举例 :

#include 

using namespace std;

template <typename T>	//声明函数模板
T Max(T a, T b){
     		
	return a>b ? a:b;
}

int main(){
     
	//函数模板可实现参数类型的自动推导
	cout << Max(6, 9) << endl;	//T自动推导为int
	//cout << Max(6, 9) << endl;	也可显示类型调用, 与上方调用结果一致
	
	cout << Max(a, A) << endl;	//T自动推导为char
	//cout << Max(a, A) << endl;	
	return 0;
}

运行结果 :

函数模板语法

所谓函数模板，实际上是建立一个通用函数，其函数类型和形参类型不具体指定，用一个虚拟的类型来代表。这个通用函数就称为函数模板。凡是函数体相同的函数都可以用这个模板来代替，不必定义多个函数，只需在模板中定义一次即可。在调用函数时系统会根据实参的类型来取代模板中的虚拟类型，从而实现了不同函数的功能。

函数模板定义形式 :
由以下三部分组成： 模板说明 + 函数定义 + 函数模板调用

template < 类型形式参数表 >
类型 函数名 (形式参数表)
{
//语句序列
}

1. 模板说明
   template < 类型形式参数表 >
   类型形式参数的形式：
   typename T1 , typename T2 , …… , typename Tn
   或 class T1 , class T2 , …… , class Tn
   (注 ：typename 和 class 的效果完全等同)

2. 函数定义
   类型 函数名 (形式参数表)
   {
   }
   注意 ：模板说明的类属参数必须在函数定义中出现一次
   函数参数表中可以使用类属类型参数，也可以使用一般类型参数

3. 函数模板调用

max<int>(a, b);	//显式类型调用
max(a, b);		//自动数据类型推导

4. 模板函数
   

函数模板和函数重载

完整代码举例 :

#include 

using namespace std;

template <typename T>
void Max(T a, T b){
     
	cout << "调用Max(T a, T b)" << endl;
	return a>b ? a:b;
}

void Max(int a, int b){
     
	cout << "调用Max(int a, int b)" << endl;
	return a>b ? a:b;
}

int main(){
     
	cout << Max(6, 9) << endl;
}

运行结果 :

结论一 : 模板函数和普通函数并存,参数类型和普通重载函数更匹配
调用普通函数

结论二 : 不存在普通函数，函数模板会隐式数据类型转换嘛？
结论：不提供隐式的数据类型转换,必须是严格的匹配

函数模板和普通函数区别结论：

1.两者允许并存
2.函数模板不允许自动类型转化
3.普通函数能够进行自动类型转换 (上述未举例).

#include 

using namespace std;

//第一版
int max(int a, int b){
     
	cout << "调用max(int a, int b)" << endl;
	return a>b ? a:b;
}

template <typename T>
T max(T a, T b){
     
	cout << "调用max(T a, T b)" << endl;
	return a>b ? a:b;
}

template <typename T>
T max(T a, T b, T c){
     
	cout << "调用max(T a, T b, T c)" << endl;
	return max(max(a, b), c);
}

//第二版
int max2(int a, int b){
     
	cout << "调用max2(int a, int b)" << endl;
	return a>b ? a:b;
}

template <typename T1, typename T2>
T1 max2(T1 a, T2 b){
     
	cout << "调用max2(T1 a, T2 b)" << endl;
	return a>b? a:b;
}

int main(){
     
	cout << max(6, 9) << endl;	//当函数模板和普通函数都符合调用时, 优先选择普通函数
	cout << max<>(6, 9) << endl;	//如果显式的使用函数模板, 则使用<> 类型列表
	cout << max(1.0, 2.0) << endl;
	cout << max(3.0, 4.0, 5.0) << endl;;
	
	cout << max2('a', 9) << endl;
	
	return 0;
}

运行结果 :

函数模板和普通函数在一起，调用规则：
1 函数模板可以像普通函数一样被重载
2 C++编译器优先考虑普通函数
3 如果函数模板可以产生一个更好的匹配，那么选择模板
4 可以通过空模板实参列表的语法限定编译器只通过模板匹配