【C++】泛型编程 ② ( 函数模板与普通函数区别 )

一、函数模板与普通函数区别

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1、函数模板与普通函数区别

函数模板与普通函数区别 : 主要区别在于它们能够处理的 数据类型数量 和 灵活性 ;

• 自动类型转换 :

  • 函数模板 不允许 自动类型转化 , 会进行严格的类型匹配 ;
  • 普通函数 能够进行 自动类型转换 , 内含隐式的类型转化 ;

• 参数 / 返回值 数据类型 :

  • 普通函数 只接受 特定类型 参数 , 如 : int / double / bool / string 等类型 ;
  • 函数模板 可以接受 任何类型 的参数 , 函数模板在 C++ 编译器 编译时 将类型参数实例化 , 生成对应的 普通函数 ;

• 灵活性 :

  • 普通函数 对于 不同的 数据类型参数 需要单独定义 ; 例如 : 定义一个加法函数 , 接收参数类型分别是 int 和 float 类型 , 此时需要定义 2 个不同的函数 ;
  • 函数模板 只需要定义一个函数 , 就可以接收任何数据类型的参数 ;

• 语法不同 :

  • 普通函数 直接定义 返回类型 , 函数名 , 参数列表 , 函数体 , 即可 完成函数定义 , 如 : int add(int a, int b){} ;
  • 函数模板 先使用 template 声明泛型 , 后面跟着 返回类型 , 函数名 , 参数列表 , 函数体 , 等内容 , 在 函数的 参数列表 返回类型 中可使用 声明的 泛型类型 , 如 : T add(T a, T b){} ;

• 函数模板实例化 : 使用函数模板时 , C++ 编译器会根据 实际传入的 参数类型 自动实例化相应的函数 ; 如 : 定义的 T add(T a, T b) 类型的 函数模板 , 如果传入 int 类型的参数 , 会自动创建 int add(int a, int b) 普通函数 ;

• 函数模板弊端 - 复杂性 / 维护难度高 :

  • 复杂性 : 函数模板 需要为每一种可能的类型生成一个函数实例 , 所以 如果使用函数模板处理很多类型 , 需要创建很多普通函数实例 , 会导致编译时间增加 , 代码库增大 ;
  • 维护难度高 : 如果错误地使用 函数模板 可能会导致难以查找的错误 , 普通函数 更简单、更易于理解和维护。

2、代码示例 - 函数模板与普通函数区别

在下面的函数中 , 第一个调用场景 , 完全符合 普通函数 的 调用要求 , 优先调用 普通函数 ;

	int a = 10, b = 20;
	// 调用普通函数
	// 如果符合普通函数要求 优先调用普通函数
	int c = add(a, b);

第二个调用场景 , 因为使用了 函数模板 的显式调用 , 必须使用 函数模板 ;

	int i = 30, j = 40;
	// 调用函数模板
	// 函数模板 显式类型调用
	int k = add<int>(i, j);

第三个调用场景 , 参数类型不符合普通函数调用 , 符合 函数模板 的调用规则 , 这里使用 函数模板 ;

	double x = 50.0, y = 60.0;
	// 调用函数模板
	// 函数模板 自动类型推导
	double z = add(x, y);

代码示例 :

#include "iostream"
using namespace std; 

// 使用 template 关键字 声明函数模板 
// 告诉 C++ 编译器 开始使用 泛型编程 
// 定义的 T 是泛型类型 
// 声明了多个泛型, 可以只使用其中的部分类型
// 使用函数模板时 , 显式类型调用 必须 显式指定所有 泛型类型 的实际类型
template <typename T>
T add(T a, T b) {
	cout << "调用函数模板 T add(T a, T b)"<< endl;
	return a + b;
}

// 函数模板的 重载函数
// 重载是发生在 同一个作用域中
// 重写是发生在 父类 与 子类 之间
// C++ 编译器优先 调用 符合要求的 普通函数
// 如果普通函数不符合要求 , 则考虑调用 函数模板
int add(int a, int b) {
	cout << "调用普通函数 int add(int a, int b)" << endl;
	return a + b;
}

// 普通函数 , 函数模板 调用 优先级
// 函数模板 会进行 严格类型匹配 , 不会进行 类型转换 ; 
// 
// 如果 符合 普通函数类型参数要求 , 优先调用普通函数 ; 
// 如果 没有 符合要求的 普通函数 , 则查看 模板函数 能否匹配 ; 
// 如果 模板函数 仍不能匹配 , 则查看 普通函数 类型转换能否匹配 ; 

int main() {

	int a = 10, b = 20;
	// 调用普通函数
	// 如果符合普通函数要求 优先调用普通函数
	int c = add(a, b);
	cout << "c = " << c << endl;

	int i = 30, j = 40;
	// 调用函数模板
	// 函数模板 显式类型调用
	int k = add<int>(i, j);
	cout << "k = " << k << endl;

	double x = 50.0, y = 60.0;
	// 调用函数模板
	// 函数模板 自动类型推导
	double z = add(x, y);
	cout << "z = " << z << endl;
	
	// 控制台暂停 , 按任意键继续向后执行
	system("pause");

	return 0;
}

执行结果 :

调用普通函数 int add(int a, int b)
c = 30
调用函数模板 T add(T a, T b)
k = 70
调用函数模板 T add(T a, T b)
z = 110
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