C++中函数模板的深入理解
1,函数模板深入理解:
1,编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数;
1,模板就是模子,通过这个模子可以产生很多的实物;
2,函数模板就是编译器用来产生具体函数的模子;
2,编译器会对函数模板进行两次编译:
1,对模板代码本身进行编译;
1,检查函数模板本身有无语法错误等;
2,对参数替换后的代码进行编译;
1,调用函数模板的时候,编译器要根据实际的参数类型得到真正的函数,这个时候编译器会对这个函数进行第二次编译;
2,注意事项:
1,函数模板本身不允许隐式类型转换:
1,自动推导类型时,必须严格匹配;
1,函数模板本身不是函数,它只是产生函数的模子,因此函数模板本身不允许隐式类型转换;
2,显示类型指定时,能够进行隐式类型转换;
1,显示指定类型,就会得到真实的函数,这个时候有可能进行隐式类型转换;
3,函数模板的本质编程实验:
#include <iostream>
#include <string> using namespace std; class Test
{
Test(const Test&);
public:
Test()
{
}
}; template < typename T >
void Swap(T& a, T& b) // 这里编译器显示为: In function 'void Swap(T&, T&)';说明这也是函数,是模板函数;
{
T c = a;
// a = b // 当文件中只有类模板一个参数时,编译器显示:error: expected ';' before 'b';证明了编译器还是会对模板本生进行编译;
a = b;
b = c;
} typedef void(FuncI)(int&, int&); // 定义函数类型,类型名为 FuncI;
typedef void(FuncD)(double&, double&);
typedef void(FuncT)(Test&, Test&); int main()
{
/* pi 和 pd 指向具体函数,但是 pi 和 pd 指向的具体函数是由函数模板具体产生,这里已经产生了函数,不是模板了,这两个函数是两个独立的不同的函数 */
FuncI* pi = Swap; // 定义函数指针,并能编译通过;这里编译器通过函数指针的类型自动推导 T 为 int; 编译器默默做的事有:1,首先进行自动推导;2,产生真正的 Swap() 函数;3,将实际生成的 Swap() 函数地址用于初始化 pi; FuncD* pd = Swap; // 编译器自动推导 T 为 double; /* 证明编译器做了第二次编译 */
FuncT* pt = Swap; // 没有显示声明拷贝构造函数时,编译器自动推导 T 为 Test;
// FuncT* pt = Swap; // 编译器显示:instantiated from here
// error: 'Test::Test(const Test&)' is private
// error: within this context(也就是 Swap 中 T c = a; 语句);
// 这里的编译错误是二次编译时发现的,自动推导 T 为 Test 后,会产生一个 Swap() 函数,接下来会对 Swap() 函数进行编译,接下来就发现 T c = a; 行有问题; cout << "pi = " << reinterpret_cast<void*>(pi) << endl; // 将 pi 这个指针的类型重解释为 void*;打印:0x80487a8;
cout << "pd = " << reinterpret_cast<void*>(pd) << endl; // 打印:0x80487ca;
cout << "pt = " << reinterpret_cast<void*>(pt) << endl; // 没有显示声明拷贝构造函数时,打印:0x8048828;
// cout << "pt = " << reinterpret_cast<void*>(pt) << endl; return ;
}
4,多参数函数模板:
1,函数模板可以定义任意多个不同的类型参数:
1,代码示例:
template < typename T1, typename T2, typename T3 >
T1 Add(T2 a, T3 b)
{
return static_cast<T1>(a + b);
} int r = Add<int, float, double>(0.5, 0.8);
2,仅仅是调用的时候多了几个泛指类型而已;
2,对于多参数函数模板:
1,无法自动推导返回值类型;
1,只有返回值类型必须手工的指定;
2,一般的工程中指定第一个模板参数为返回值类型;
2,可以从左向右部分指定函数类型参数:
1,剩下的参数类型编译器可以自动推导;
3,工程中,将返回值参数作为第一个类型参数;
1,返回值是泛指类型,则将第一个类型参数作为返回值类型;
2,这是工程中手动设置的,并不是编译器自己的行为;
5,多参数函数模板编程实验:
#include <iostream>
#include <string> using namespace std; template
< typename T1, typename T2, typename T3 >
T1 Add(T2 a, T3 b)
{
return static_cast<T1>(a + b);
} int main()
{
// T1 = int, T2 = double, T3 = double
int r1 = Add<int>(0.5, 0.8); // T1 = double, T2 = float, T3 = double
double r2 = Add<double, float>(0.5, 0.8); // T1 = float, T2 = float, T3 = float
float r3 = Add<float, float, float>(0.5, 0.8); cout << "r1 = " << r1 << endl; // r1 = 1
cout << "r2 = " << r2 << endl; // r2 = 1.3
cout << "r3 = " << r3 << endl; // r3 = 1.3 return ;
}
6,当函数重载遇见函数模板会发生什么?
1,见下本文7 中的分析;
7,重载函数模板:
1,函数模板可以像普通函数一样被重载:
1,C++ 编译器优先考虑普通函数;
2,如果函数模板可以产生一个更好的匹配,那么选择模板;
3,可以通过空模板实参列表限定编译器只匹配模板:
8,重载函数模板实例分析:
#include <iostream>
#include <string> using namespace std; template < typename T >
T Max(T a, T b)
{
cout << "T Max(T a, T b)" << endl; return a > b ? a : b;
} int Max(int a, int b) // C++ 中这个函数可以重载上面的模板;
{
cout << "int Max(int a, int 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); // 这里是重载的模板;
} int main()
{
int a = ;
int b = ; cout << Max(a, b) << endl; // 普通函数 Max(int, int) cout << Max<>(a, b) << endl; // 函数模板 Max<int>(int, int) cout << Max(3.0, 4.0) << endl; // 函数模板 Max<double>(double,double) cout << Max(5.0, 6.0, 7.0) << endl; // 函数模板 Max<double>(double, double, double) cout << Max('a', ) << endl; // 普通函数 Max(int, int);函数模板是不会进行隐式类型转换的,因此这时不会考虑上述两个模板进行隐式推导,这里直接考虑普通函数并进行隐式类型转换; return ;
}
9,小结:
1,函数模板通过具体类型产生不同的函数;
2,函数模板可以定义任意多个不同的类型参数;
3,函数模板中的返回值类型必须显示指定;
4,函数模板可以像普通函数一样被重载;
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