C++之函数模板的深入理解学习总结

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txp玩Linux 2022-03-15 14:41:07 ©著作权

文章标签 函数模板编译器 #include 文章分类 代码人生

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在昨天的文章里面，我们给大家简单的分享了关于c++里面的函数模板的概念，通过代码示例，我们对函数模板的优势有了一个比较清楚的认识。咋们今天继续来深入学习函数模板。以下内容是今天知识学习总结笔记。

一、函数模板的深入理解：

1、函数模板深入理解：

编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数
编译器会对函数模板进行两次编译

-对模板代码本身进行编译，比如检查函数模板是否有语法上的错误

-对参数替换后的代码进行编译；也就是说，我们在调用函数模板的时候，编译器根据实际的参数类型，从而得到真正的函数，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：

函数模板本身不允许隐式类型转换

-自动推导类型时，必须严格匹配

-显示类型指定时，能够进行隐式类型转换

代码实践：

代码版本一：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Test
{
     Test(const Test&);
public:
     Test()
     {

     }
};

template < typename T >
void Swap(T& a, T& b)
{
    T c = a;
    a = b;
    a = c;
}
typedef void(fun1)(int&, int&);
typedef void(fun2)(double&, double&);
typedef void(fun3)(Test&,Test&);

int main()
{
/* p1 和 p2 指向具体函数，但是 p1 和 p2 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,我们通过函数打印地址，就能够明显发现 */
    fun1 *p1 = 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；
    fun2 *p2 = Swap;//编译器自动推导为double

    cout<<"p1 ="<<reinterpret_cast<void*>(p1)<<endl;//// 将 p1 这个指针的类型重解释为 void*
    cout<<"p2 ="<<reinterpret_cast<void*>(p2)<<endl;

   return 0;

}

输出结果：

root@txp-virtual-machine:/home/txp# ./a.out
p1 =0x400964
p2 =0x400990

代码版本二：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Test
{
     Test(const Test&);
public:
     Test()
     {

     }
};

template < typename T >
void Swap(T& a, T& b)
{
    T c = a;
    a = b;
    a = c;
}
typedef void(fun1)(int&, int&);
typedef void(fun2)(double&, double&);
typedef void(fun3)(Test&,Test&);

int main()
{
    fun1 *p1 = Swap;
    fun2 *p2 = Swap;

    fun3 *p3 = Swap;

    cout<<"p1 ="<<reinterpret_cast<void*>(p1)<<endl;
    cout<<"p2 ="<<reinterpret_cast<void*>(p2)<<endl;
    cout<<"p3 ="<<reinterpret_cast<void*>(p3)<<endl;
   return 0;

}

输出结果：

root@txp-virtual-machine:/home/txp# g++ test.cpp
test.cpp: In instantiation of ‘void Swap(T&, T&) [with T = Test]’:
test.cpp:32:16:   required from here
test.cpp:8:6: error: ‘Test::Test(const Test&)’ is private
      Test(const Test&);
      ^
test.cpp:19:11: error: within this context
     T c = a;
           ^

注解：显示编译器自动推导T为Test类，也就是Swap(T&,T&),然后就报了一个错误，说拷贝构造函数是私密的，所以也就导致Test c =a这里报错了

3、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

template < typename T1, typename T2, typename T3 >
T1 Add(T2 a, T3 b)
{
   return static_cast<T1>(a+b);
}

(2)对于多参数函数模板

无法自动推导返回值类型
可以从左向右部分指定类型参数

//T1 = int, T2 = double, T3 = double
int r1 =Add<int>(0.5,0.8);
//T1 = int, T2 = float, T3 = double
int r2 =Add<int,float>(0.5,0.8);
//T1 = int, T2 = float, T3 = float
int r3 =Add<int,float,float>(0.5,0.8);

注:工程中将返回值参数作为第一个类型参数

代码实践：

#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 0;
}

输出结果：

root@txp-virtual-machine:/home/txp# ./a.out
r1 = 1
r2 = 1.3
r3 = 1.3

4、当函数重载遇到函数模板会发生什么？

(1)函数模板可以像普通函数一样被重载

C++编译器优先考虑普通函数
如果函数模板可以产生一个更好的匹配，那么选择模板
可以通过空模板实参列表限定编译器只匹配模板

C++之函数模板的深入理解学习总结_函数模板

代码实践：

#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)
{
    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);
}

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;

    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', 100) << endl;               // 普通函数 Max(int, int)

    return 0;
}

输出结果：

root@txp-virtual-machine:/home/txp# ./a.out
int Max(int a, int b)
2
T Max(T a, T b)
2
T Max(T a, T b)
4
I Max(T a, T b, T c)
T Max(T a, T b)
T Max(T a, T b)
7
int Max(int a, int b)
100

二、总结：