由排序算法浅析C++函数模板

骑猪看日落 2022-06-06 10:49 160阅读 0赞

###  Ⅰ ）概述 ###

C++最重要的特点之一就是代码重用，为实现代码重用，代码必须具有通用性。通用代码应不受数据类型的影响，并且可以自动适用数据类型的变化。这种程序设计类型称为参数化程序设计。模板是C++支持参数化程序设计的工具，通过它可以实现参数化多态性。所谓参数化多态性，就是将程序所处理的对象的类型参数化，使一段程序可以用于处理多种不同类型的数据。以排序算法为例：排序算法是写程序过程中比较常用的算法，如果我们定义了一个整形数组，例如：int a\[10\];用来存储我们需要进行排序的数列，如果数据不是int 类型，而是别的类型（比如：float、double、char等）怎么办？那就需要另外定义修改数据类型。工作是类似的，但重复而繁琐。如果我们把所适用的数据类型不具体写出，而是用一个类型形式参数（比如：T）来表示。那就只需要一个类定义就行。使用时，将实际数据类型（比如：float）取代类型形式参数（T），就可以获得符合float类型的具体类型定义了。

### Ⅱ ）模板函数 ###

**2.1 函数模板**

C++建立了函数模板的概念。如果能写一段通用代码代码适应于多种不同数据类型，便可以使代码的可重用性大大提高，从而提高软件的开发效率。使用函数摸就是为了这一目的。只需对函数模版编写一次，然后基于调用函数时提供的数据类型，C++编译器将自动产生相应的函数来正确的处理该类型的数据。

我们看一个特别熟悉的排序算法：

#include<iostream>
    using namespace std;
     
    //定义函数模板
    template<class T>
    void Mpsort(T *p, int len)       //冒泡排序算法
    {
        T t;
        for (int i = 0; i < len - 1; i++)
        {
            for (int j = 0; j<len - 1 - i; j++)
            {
     
                if (p[j]>p[j + 1])
                {
                    t = p[j];
                    p[j] = p[j + 1];
                    p[j + 1] = t;
                }
            }
        }
    }
     
    template <typename T>
    void show(T* p, int len)         //输出结果
    {
        Mpsort(p, len);
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
     
            cout << p[i] << "\t";
        }
        cout << endl;
    }
     
    int main()
    {
        int a[] = { 1, 2, 4, 7, 5, 9, 8, 6, 0, 3 };
        int len = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
        show(a, len);
        double b[] = { 5.6, 2.3, 3.4, 2, 1, 4, 5 };
        show(b, 7);
        return 0;
    }

程序运行结果：

![Center][]

我们可以看到定义的两个数组，int 型和 double 型都进行了正确排序，并输出结果。在b数组中同时存在整形数据和浮点型数据，如果在C语言中，编译会出现错误，无法正常运行，C++提供了函数模板，在函数前进行声明，当调用函数传参时，系统减函数的类型取代函数模版中定义的参数类型，从而有效的解决了这一问题，实行对不同数据类型的操作，从而提高代码重用性。虽然以上代码不能很好的体现C++ 抽象、封装、继承和多态的特点，但可以很好的帮助我们理解函数模板。

**2.2 函数模板的简要介绍**

函数模板的定义形式是：

template<模板参数表>
        类型名 函数名（参数表）
        {
        函数体的定义
        }

函数模板的声明格式为：

template<typename T>

模板生命中参数类型可以有多种，如T1、T2、T3...模板声明的一般形式是：

template<typename T1, typename T2, typename T3,... >

其中，template 含义是模板。尖括号中 typename 可以用 class 替代，表示类型参数名，各形参间相互用逗号隔开。类型参数也可以用别的字符表示。

所有的函数模板的定义都是以template 开始的，class（或者typename ）标识符，指定可以接受一个类型参数。这些类型参数代表的是类型，可以是内部类型或自定义类型。类型参数可以用来指定函数模板本身的形参类型、返回值类型，以及声明函数中的局部变量。函数模板中函数体的定义方式与普通函数类似。

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