C++函式模板及實現原理
阿新 • • 發佈：2018-11-01
C++為我們提供了函式模板機制。所謂函式模板，實際上是建立一個通用函式，其函式型別和形參型別不具體指定，用一個虛擬的型別來代表。這個通用函式就稱為函式模板。
由此，我們就能得出結論：函式模板不提供隱式的型別轉換，必須是嚴格的匹配。
接下來我們繼續看另一段程式碼：
c++編譯器模板機制實現
通過上面的學習，我們會產生一個問題：為什麼函式模板可以和函式過載可以放在一塊。c++編譯器是如何提供函式模板機制的？
我們可以通過觀察反彙編來解決這個問題，由於彙編程式碼過長，所以這裡就不貼了，大家有興趣可以自己試試。
通過觀察反彙編程式碼，我們可以得出這樣的結論：編譯器並不是把函式模板處理成能夠處理任意類的函式；編譯器從函式模板通過具體型別產生不同的函式；編譯器會對函式模板進行兩次編譯：在宣告的地方對模板程式碼本身進行編譯，在呼叫的地方對引數替換後的程式碼進行編譯。
凡是函式體相同的函式都可以用這個模板來代替，不必定義多個函式，只需在模板中定義一次即可。在呼叫函式時系統會根據實參的型別來取代模板中的虛擬型別，從而實現了不同函式的功能。
為什麼要有函式模板
下面，我們就通過一個例子來說明為什麼需要有函式模板。
需求：寫n個函式，交換char型別、int型別、double型別變數的值。
如果不適用函式模板的話，我們的程式碼需要這樣寫：
void swap(int &a, int &b)
{
int t = a;
a = b;
b = t;
}
void swap(char &a, char &b)
{
char t = a;
a = b;
b = t;
}我們可以看到，這樣就可以大大減少程式碼量，讓我們程式設計變得更加方便。#include<iostream> using namespace std; //template 關鍵字告訴C++編譯器 我要開始泛型了.你不要隨便報錯 //資料型別T 引數化資料型別 template <typename T> void myswap(T &a, T &b) { T t; t = a; a = b; b = t; } void main() { int x = 1; int y = 2; myswap(x, y); //自動資料型別 推導的方式 float a = 2.0; float b = 3.0; myswap(a, b); //自動資料型別 推導的方式 myswap<float>(a, b); //顯示型別呼叫 cout<<"hello..."<<endl; return ; }
函式模板語法
函式模板定義形式：template<型別形式引數表>
型別形式引數的形式為：typename T1 , typename T2 , …… , typename Tn 或 class T1 , class T2 , …… , class Tn
函式模板呼叫：
myswap(x, y); //自動資料型別 推導的方式
myswap<float>(a, b); //顯示型別呼叫 函式模板做函式引數
函式模板是可以作為函式引數的，我們可以寫一段簡單的排序程式碼來驗證。
#include <iostream>
using namespace std;
template<typename T, typename T2>
void sortArray(T *a, T2 num)
{
T tmp ;
int i, j ;
for (i=0; i<num; i++)
{
for (j=i+1; j<num; j++)
{
if (a[i] < a[j])
{
tmp = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = tmp;
}
}
}
}
template<class T>
void pirntArray(T *a, int num)
{
int i = 0;
for (i=0; i<num; i++)
{
cout<<a[i]<<" ";
}
cout << endl;
}
int main()
{
int num = 0;
char a[] = "ddadeeettttt";
num = strlen(a);
cout << "排序之前" << endl;
pirntArray<char>(a, num);
sortArray<char, int>(a, num); //顯示型別呼叫 模板函式 <>
cout << "排序之後" << endl;
pirntArray<char>(a, num);
cout<<"hello..."<< endl;
return 0;
}
函式模板遇上函式過載
函式模板和普通函式的區別：函式模板是不允許自動型別轉換的，而普通函式允許自動型別轉換
當函式模板和普通函式在一起時，呼叫規則如下：
- 函式模板可以像普通函式一樣被過載
- c++編譯器優先考慮普通函式
- 如果函式模板可以產生一個更好的匹配，那麼選擇模板
- 可以通過空模板實參列表的語法，限定編譯器只通過模板匹配
#include <iostream>
using namespace std;
template <typename T>
void myswap(T &a, T &b)
{
T t;
t = a;
a = b;
b = t;
cout<<"myswap 模板函式do"<<endl;
}
void myswap(char &a, int &b)
{
int t;
t = a;
a = b;
b = t;
cout<<"myswap 普通函式do"<<endl;
}
int main()
{
char cData = 'a';
int iData = 2;
myswap<int>(cData, iData); //結論 函式模板不提供隱式的資料型別轉換 必須是嚴格的匹配
//myswap(cData, iData);
//myswap(iData, cData);
cout<<"hello..."<<endl;
return 0;
}#include <iostream>
using namespace std;
int Max(int a, int b)
{
cout<<"int Max(int a, int b)"<<endl;
return a > b ? a : b;
}
template<typename T>
T Max(T a, T b)
{
cout<<"T Max(T a, T b)"<<endl;
return a > b ? a : b;
}
template<typename T>
T Max(T a, T b, T c)
{
cout<<"T Max(T a, T b, T c)"<<endl;
return Max(Max(a, b), c);
}
int main()
{
int a = 1;
int b = 2;
cout<<Max(a, b)<<endl; //當函式模板和普通函式都符合呼叫時,優先選擇普通函式
cout<<Max<>(a, b)<<endl; //若顯示使用函式模板,則使用<> 型別列表
cout<<Max(3.0, 4.0)<<endl; //如果 函式模板產生更好的匹配 使用函式模板
cout<<Max(5.0, 6.0, 7.0)<<endl; //過載
cout<<Max('a', 100)<<endl; //呼叫普通函式 可以隱式型別轉換
return 0;
}