C++函数模板学习总结

深藏阁楼爱情的钟 2022-09-03 12:11 182阅读 0赞

## 函数模板是什么？ ##

通用函数描述，使用泛型来定义函数，其中的泛型可以用具体的类型来替换，使用函数模板的编程有时候也叫做泛型编程。

## 知识总结 ##

在标准的C++98添加关键字typename之前，C++使用关键字class来创建函数模板。

// 函数声明，声明时也要用模板的方式
    template <typename T>
    void Swap(T &a, T &b);

注意函数模板不能缩短可执行程序，最终的代码不包含任何模板，而只包含了为程序生成的实际函数。使用函数模板的好处是，使得生成多个函数定义更加的简单、可靠。

并非所有的模板参数都必须是模板参数类型。

模板函数也可以用来重载。

要注意函数模板的局限性，如对结构进行比较大小等操作时，模板函数可能无法处理某些类型。

### 具体化 ###

可以提供一个具体化的定义，称为显示具体化。

.对于给定的函数名，可以有：  
非模板函数  
模板函数  
显示具体化模板函数  
以及他们的重载类型。

显示具体化的原型和定义应该以:  
template<>  
开头，并通过名称来指出类型。

优先级关系：  
非模板函数 > 显示具体化函数  
显示具体化函数 > 常规模板函数

template <typename T>
    void Swap(T &, T &);
    
    // 显示具体化函数的声明
    template <> void Swap<job> (job &, job &);
    // 等价于
    template <> void Swap<> (job &, job &);

在代码中包含函数模板本身并不会生成函数定义，它只是一个用于函数定义的方案。

最初，编译器只能通过隐式实例化，来使用模板生产函数定义，但现在C++还允许使用显示实例化(explicit instantiation)。

// 显示实例化的声明
    template void Swap<int> (int, int);
    // 显示具体化的声明
    template<> void Swap<int> (int &, int &);
    template<> void Swap<> (int &, int &); // 等价

注意：视图在同一个文件（或转换单元）中使用同一种类型的显示实例和显示具体化将出错。

可以通过在程序中使用函数来创建显示实例化。

template<class T>
    T Add(T a, T b)
    {
        
    	return a + b;
    }
    
    int m = 6;
    double x = 6.66666;
    double ans  = Add<double> (x, m);

隐式实例化、显示实例化和显示具体化统称为具体化(specialization) 。

### 重载解析 ###

1.  创建候选函数列表。
2.  使用候选函数列表创建可行函数列表
3.  确定是否有最佳的可行函数

在第一步中，锁定同名的函数和函数模板。

在第二步中，创建的都是参数数目正确的函数，有一个隐式转换序列，包括实参类型与形参类型完全匹配的情况。

第三步就是匹配，匹配成功，就可以使用他，匹配不成功，调用报错。

##### 最佳匹配顺序 #####

1.  完全匹配，但是正常的函数要优于模板函数。
2.  提升转换
3.  标准转换
4.  用户自定义的转化

##### 错误情况 #####

正常请胯下，如果有多个匹配的原型，则编译器无法完成重载解析过程。

如果没有最佳的可行函数，编译器会出现二义性的报错。

ambiguous——二义性

##### 例外 #####

但有些情况下，即使有两个函数完全匹配，却仍旧可以正常的执行。

例如，

1.  执行非const数据的指针和引用，优先于const指针和引用。
2.  非模板函数的完全匹配由于模板函数（包括显示具体化）的完全匹配。
3.  如果两个完全匹配都是模板函数，则较具体的模板函数优先。即显示具体化优于隐式具体化。  
    最具体并不一定意味着显示具体化，而是值编译器推断使用哪种类型的时候，执行的转换最少。

#include <iostream>
    
    using namespace std;
    
    template<class T>
    T adds(T a, T b, T c)
    {
        
    	return a + b + c;
    }
    
    template <typename T>
    T pows(T a, T b, T c) 
    {
        
    	// 乘法int不会自动转化成longlong
    	return  a * b * c;
    }
    
    template <class T1, typename T2>
    auto try_not_same(T1 a, T2 b) -> decltype(a + b)
    {
        
    	return a + b;
    }
    
    int main()
    {
        
    	cout << adds(5, 6, 9) << endl;
    	cout << pows(500, 2000, 100000) << endl;
    	cout << try_not_same(4, 4.0) << endl;
    	
    	return 0;
    }

总结：当你感觉概念模糊不清的时候，试着写两个例子，你会发现，其实并非你想想的那样困难，这样的设计，有其巧妙之处，你可以学习到很多的知识，最重要的是，你会写了，你下次遇到的时候，不会很害怕了。