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C++中函数模板的概念和意义

程序员文章站 2022-09-28 07:55:05
1,对泛型编程进行学习,泛型编程是实际工程开发中必用的技术,大型公司的通用 库都是采用泛型编程的技术完成的,C++ 中支持泛型编程技术,C++ 中的函数 模板和类模板就是 C++ 中泛型编程技术,本文分析 C++ 中的模板,也就是 这节课将带领大家进入 C++ 的泛型编程的世界; 2,每一样技术 的 ......

1,对泛型编程进行学习,泛型编程是实际工程开发中必用的技术,大型公司的通用 库都是采用泛型编程的技术完成的,c++ 中支持泛型编程技术,c++ 中的函数  模板和类模板就是 c++ 中泛型编程技术,本文分析 c++ 中的模板,也就是  这节课将带领大家进入 c++ 的泛型编程的世界;

  

2,每一样技术  的引入都是为了解决一定的问题,下面将通过一个例子让大家认识到目前来说   大家还有什么问题没有解决,只有意识到了问题的存在,才能体会泛型编程的精妙之处;

 

3,c++ 中有几种交换变量的方法?

    1,宏代码块;

    2,函数;

 

4,定义宏代码块 vs 定义函数(全局的):

   

5,变量的交换编程实验:

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 #define swap(t, a, b)    \  // 宏能够完美的解决交换的问题,但是由于宏是预处理器处理的单元,也就是后续的编译器根本不知道宏的存在,因此不建议用宏完成类似的函数功能,推荐直接写函数;
 7 do                       \  
 8 {                        \
 9     t c = a;             \
10     a = b;               \
11     b = c;               \
12 }while(0)
13 
14 
15 void swap(int& a, int& b)  // 要用引用来交换
16 {
17     int c = a;
18     a = b;
19     b = c;
20 }
21 
22 void swap(double& a, double& b)
23 {
24     double c = a;
25     a = b;
26     b = c;
27 }
28 
29 void swap(string& a, string& b)
30 {
31     string c = a;
32     a = b;
33     b = c;
34 }
35 
36 int main()
37 {
38 /*    
39     int a = 0;
40     int b = 1;
41     
42     swap(int, a, b);
43     
44     cout << "a = " << a << endl;  // a = 1;
45     cout << "b = " << b << endl;  // b = 0;
46     
47     double m = 2;
48     double n = 3;
49     
50     swap(double, m, n);
51     
52     cout << "m = " << m << endl;  // m = 3;
53     cout << "n = " << n << endl;  // n = 2;
54 */    
55     int a = 0;
56     int b = 1;
57     
58     swap(a, b);
59     
60     cout << "a = " << a << endl;  // a = 1;
61     cout << "b = " << b << endl;  // b = 0;
62     
63     double m = 2;
64     double n = 3;
65     
66     swap(m, n);
67     
68     cout << "m = " << m << endl;  // m = 3;
69     cout << "n = " << n << endl;  // n = 2;
70     
71     string d = "delphi";
72     string t = "tang";
73     
74     swap(d, t);
75     
76     cout << "d = " << d << endl;  // d = delphi;
77     cout << "t = " << t << endl;  // t = tang;
78     
79     return 0;
80 }

    1,每当要交换两个变量的值的时候,就需要重载 swap() 函数,而 swap() 函     数的程序逻辑一点改变都没有,做的仅仅是复制粘贴改类型,这其实是重复的没有技术含量的活;

    2,使用宏不安全、函数重载复制粘贴改类型,重复性劳动;

   

6,定义宏代码块:

    1,优点:代码复用,适合所有的类型;

    2,缺点:编译器不知道宏的存在,缺少类型检查(不安全);

       定义函数:

   1,优点:真正的函数调用,编译器对类型进行检查;

   2,缺点:根据类型重复定义函数,无法代码复用;

  

7,c++ 中有没有解决方案集合两种方法的优点?

    1,有,泛型编程;

   

8,泛型编程概念:

    1,不考虑具体数据类型的编程方式;

       1,对于 swap 函数可以考虑下面的泛型写法:

           1,代码示例:

1 void swap(t& a, t& b)
2 {
3     t t = a;
4     a = b;
5     a = t;
6 }

           2,swap 泛型写法中的 t 不是一个具体的数据类型,而是泛指任意的数据类型;

          

9,c++ 中泛型编程:

    1,函数模板:

       1,一种特殊的函数可用不同类型进行调用;

       2,看起来和普通函数很相似,区别是类型可被参数化:

           1,代码示例:

1 template<typename t>  // 定义了一个模板,里面有一个类型名 t,泛指各种类型;
2 void swap(t& a, t& b)
3 {
4     t t = a;
5     a = b;
6     b = t;
7 }       

       3,函数模板的语法规则:

           1,template 关键字用于声明开始进行泛型编程;

           2,typename 关键字用于声明泛指类型;

       4,函数模板的使用:

           1,自动类型推导调用;

              1,根据实参类型进行推导;

           2,具体类型显示调用;

1 int a = 0;
2 int b = 1;
3                    
4 swap(a, b);  // 自动推导;根据参数自动推导模板中的 t 应该为 int 类型;
5                    
6 float c = 2;
7  float d = 3;
8                    
9 swap<float>(c, d);  // 显示调用;显示告诉函数模板中的 t 是一个 float 类型;

                

10,函数模板使用初探编程实验:

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 template < typename t >  // 开始泛型编程,泛指类型是 t;在下面函数定义中用 t 可以代表类型;
 7 void swap(t& a, t& b)
 8 {
 9     t c = a;
10     a = b;
11     b = c;
12 }
13 
14 template < typename t >
15 void sort(t a[], int len)
16 {
17     for(int i=0; i<len; i++)
18     {
19         for(int j=i; j<len; j++)
20         {
21             if( a[i] > a[j] )
22             {
23                 swap(a[i], a[j]);
24             }
25         }
26     }
27 }
28 
29 template < typename t >
30 void println(t a[], int len)
31 {
32     for(int i=0; i<len; i++)
33     {
34         cout << a[i] << ", ";
35     }
36     
37     cout << endl;
38 }
39 
40 int main()
41 {
42     /* 以下是交换数据函数模板测试代码 */
43     int a = 0;
44     int b = 1;
45     
46     swap(a, b);  // 自动推导,等价于 swap<int>(a, b);
47     
48     cout << "a = " << a << endl;  // a = 1;
49     cout << "b = " << b << endl;  // b = 0;
50     
51     double m = 2;
52     double n = 3;
53     
54     swap(m, n);  // 自动推导,等价于 swap<double>(a, b);
55     
56     cout << "m = " << m << endl;  // m = 3;
57     cout << "n = " << n << endl;  // n = 2;
58     
59     string d = "delphi";
60     string t = "tang";
61     
62     swap<string>(d, t);  //显示指定;将 t 替换成 string,然后进行调用;
63     
64     cout << "d = " << d << endl;  // d = delphi;
65     cout << "t = " << t << endl;  // t = tang;
66 
67     /* 以下是选择排序算法测试代码 */
68         
69     int a[5] = {5, 3, 2, 4, 1};
70     
71     println(a, 5);  // 5, 3, 2, 4, 1
72     sort(a, 5);  // 自动推导
73     println(a, 5);  // 1, 2, 3, 4, 5
74     
75     string s[5] = {"java", "c++", "pascal", "ruby", "basic"};
76     
77     println(s, 5);  // java, c++, pascal, ruby, basic,
78     sort(s, 5);
79     println(s, 5);  // basic, c++, java, pascal, ruby,
80     
81     return 0;
82 }

    1,使用函数模板程序中代码复用率大大增加;

    2,大公司中自己通用库都是使用泛型编程、模板技术来完成的;

    3,模板技术、泛型编程,非常适合于用来写算法,通用库都是使用模板技术完成;

   

11,小结:

    1,函数模板是泛型编程在 c++ 中的应用方式之一;

       1,之二是类模板;

    2,函数模板能够根据实参对参数类型进行推导;

    3,函数模板支持显示的指定参数类型;

    4,函数模板是 c++ 中重要的代码复用方式;