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C++學(xué)習(xí)之函數(shù)模板的使用詳解

 更新時(shí)間:2023年03月02日 14:30:00   作者:步、步、為營(yíng)  
函數(shù)模板可以適用泛型來(lái)定義函數(shù),其中泛型可以是(int, double, float)等替換。這篇文章主要來(lái)和大家聊聊函數(shù)模板的具體使用,感興趣的可以了解一下

C++函數(shù)模板

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

在使用模板函數(shù)時(shí),編譯器根據(jù)實(shí)際的類型生成相應(yīng)的函數(shù)定義。

重載的模板

并非所有的類型都使用相同的算法,可以像重載常規(guī)函數(shù)那樣重載模板函數(shù)定義。

template<typename T>
void Swap(T &a ,T &b); //#1

template<typename T>
void Swap(T *a ,T *b,int n);//#2 最后一個(gè)參數(shù)是具體類型

int main()
{
    int i =10,j=20;
    Swap(i,j);//使用#1
    
    const int Lim = 8;
    int d1[Lim]={0,1,2,3,4,5,6,7};
    int d2[Lim]={7,6,5,4,3,2,1,0};
    Swap(d1,d2,Lim);//使用#2
}
template<typename T>
void Swap(T &a ,T &b)
{
    T temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

template<typename T>
void Swap(T *a ,T *b,int n)
{
    T temp;
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        temp =a[i];
        a[i]=b[i];
        b[i]=temp;
    }
}

模板局限性

某些時(shí)候,類型T的相應(yīng)操作只適用于數(shù)組,如果T為結(jié)構(gòu)體則模板函數(shù)便不成立

同樣,如if(a>b),如果T為結(jié)構(gòu),則>便不成立

解決方案:

  • 重載運(yùn)算符號(hào)
  • 為特定類型提供具體化模板定義

顯示具體化

當(dāng)編譯器找到與函數(shù)調(diào)用匹配的具體化定義時(shí),將使用該定義,不再尋找模板。

  • 對(duì)于給定的函數(shù)名,可以有非模板函數(shù)、模板函數(shù)和顯示具體化模板函數(shù)以及各自的重載版本。
  • 顯示具體化的原型和定義以template<>開頭,并通過(guò)名稱來(lái)指出類型
  • 調(diào)用順序是:非模板函數(shù)>具體化模板函數(shù)>模板函數(shù)
void Swap(job& ,job&);

template <typename T>
void Swap(T&,T&);

template<> void Swap<job>(job& ,job&);//顯示具體化
//Swap<job>中<job>是可選的,因?yàn)楹瘮?shù)的參數(shù)類型表明,這是job的一個(gè)具體化,所以也可以這樣寫:
template<> void Swap(job& ,job&);

實(shí)例化和具體化

注意:函數(shù)模板并不會(huì)生成函數(shù)定義,他只是生成一個(gè)用于生成函數(shù)定義的方案,編譯器使用模板為特定的類型生成函數(shù)定義時(shí),得到的是模板實(shí)例。

template<typename T>
void Swap(T &a ,T &b);

int a =10,b=20;
Swap(a,b);//因?yàn)樘峁┝薸nt類型的參數(shù),所以自動(dòng)生成了int類型的模板實(shí)例。這樣是==隱式實(shí)例化==
//也可以直接命令編譯器創(chuàng)建特定的實(shí)例
//顯示實(shí)例化
template void Swap<int>(int &,int &);//使用Swap()模板生成int類型的函數(shù)定義

//顯示具體化
template<> void Swap<int>(int& ,int&);
template<> void Swap(int& ,int&);
//區(qū)別在于:具體化是不使用Swap()模板函數(shù)生成函數(shù)定義,而是使用專門為int類型顯示定義的函數(shù)定義
//簡(jiǎn)單的理解,具體化是對(duì)函數(shù)的聲明,而實(shí)例化是對(duì)模板函數(shù)的使用
template<typename T>
T Add(T a,T b)
{
    return a+b;
}

int m=6;
double x=10.5;
Add<double>(x,m); //與Add(x,m)不匹配,因?yàn)橐粋€(gè)是int一個(gè)是double
				  //通過(guò)Add<double>實(shí)例化,可強(qiáng)制將m轉(zhuǎn)為double

//但是同樣的對(duì)Swap便不能成功,因?yàn)镾wap中使用的是引用類型
Swap<double>(m,x);//double& 不能指向int
//使用案例
template <typename T>
void Swap(T &,T &);

template<> void Swap<job>(job&,job&);//具體化
int mian()
{
    template void Swap<char>(char& ,char&);
    
    short a,b;
    Swap(a,b);//隱式實(shí)例化
    
    job n,m;
    Swap(n,m);//顯示具體化
    
    char g,h;
    Swap(g,h);//顯示實(shí)例化
}

模板函數(shù)類型的確定

template<class T1,class T2>
void fun(T1 x,T2 y)
{
    ?type? s=x+y; //因?yàn)槭悄0搴瘮?shù),此時(shí)?type?類型不確定
}

C++11增加decltype關(guān)鍵字

template<class T1,class T2>
void fun(T1 x,T2 y)
{
    decltype(x+y) s=x+y; //s類型與x+y的類型一致
}

使用decltype(expression) var 的步驟:

1.如果expression沒(méi)有用括號(hào)括起來(lái),則var與expression類型相同,包括const等限定符

double x =5.5;
double& z =x;
const double* pd;
decltype(x) w; //w為double類型
decltype(z) u; //u為double& 類型
decltype(pd) v; //v為const double* 類型

2.如果expression是一個(gè)函數(shù)調(diào)用,則var與返回值類型相同。并不會(huì)實(shí)際調(diào)用函數(shù),編譯器通過(guò)查看原型來(lái)確定返回值類型

3.如果expression是一個(gè)左值,則var為指向其類型的引用。常見的情況如下:

double x = 4.5;
decltype((x)) r = x;//r是double&類型
decltype(x) r = x;//r是double類型

//括號(hào)不會(huì)改變expression的值和左值性
//可理解為加括號(hào)僅僅是decltype聲明引用的一種方式

4.如果前3條都不滿足,則var與expression類型相同

int j=3;
int &k=j;
int &n=j;

decltype(j+6) x; //x是int
decltype(k+n) y;//y是int ,雖然k和n是引用,但是k+n不是引用是2個(gè)int的和

如果多次聲明,可以結(jié)合typedefdecltype

typedef decltype(x+y) xytype;
xytype z = x+y;
xytype arr[10];

但是某些需定義返回值類型的函數(shù)模板任然不能得到解決,如:

template<class T1,class T2>
?type? fun(T1 x,T2 y) //此時(shí)無(wú)法確定類型
{
    return x+y;
}

C++新增語(yǔ)法auto h(int x,float y) -> double,這稱為后置返回類型,auto是一個(gè)占位符

template<class T1,class T2>
auto fun(T1 x,T2 y)->decltype(x+y) //后置類型使用decltype
{
    return x+y;
}

到此這篇關(guān)于C++學(xué)習(xí)之函數(shù)模板的使用詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++函數(shù)模板內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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