C++模板:函數模板和模板函數


1.1函數模板的聲明

函數模板可以用來創建一個通用的函數,以支持多種不同的形參,避免重載函數的函數體重複設計。它的最大特點是把函數使用的數據類型作爲參數。

函數模板的聲明形式爲:

template<typename 數據類型參數標識符>

<返回類型><函數名>(參數表)

{

    函數體

}

其中,template是定義模板函數的關鍵字;template後面的尖括號不能省略;typename(或class)是聲明數據類型參數標識符的關鍵字,用以說明它後面的標識符是數據類型標識符。這樣,在以後定義的這個函數中,凡希望根據實參數據類型來確定數據類型的變量,都可以用數據類型參數標識符來說明,從而使這個變量可以適應不同的數據類型。例如:

template<typename T>

T fuc(T x, int y)

{

    T x;

    //……

}

如果主調函數中有以下語句:

double d;

int a;

fuc(d,a);

則系統將用實參d的數據類型double去代替函數模板中的T生成函數:

double fuc(double x,int y)

{

    double x;

    //……

}

函數模板只是聲明瞭一個函數的描述即模板,不是一個可以直接執行的函數,只有根據實際情況用實參的數據類型代替類型參數標識符之後,才能產生真正的函數。

關鍵字typename也可以使用關鍵字class,這時數據類型參數標識符就可以使用所有的C++數據類型。

1.2.模板函數的生成

函數模板的數據類型參數標識符實際上是一個類型形參,在使用函數模板時,要將這個形參實例化爲確定的數據類型。將類型形參實例化的參數稱爲模板實參,用模板實參實例化的函數稱爲模板函數。模板函數的生成就是將函數模板的類型形參實例化的過程。例如:

使用中應注意的幾個問題:

⑴ 函數模板允許使用多個類型參數,但在template定義部分的每個形參前必須有關鍵字typename或class,即:

template<class 數據類型參數標識符1,…,class 數據類型參數標識符n>

<返回類型><函數名>(參數表)

{

     函數體

}

⑵ 在template語句與函數模板定義語句<返回類型>之間不允許有別的語句。如下面的聲明是錯誤的:

template<class T>

int I;

T min(T x,T y)

{

   函數體

}

⑶ 模板函數類似於重載函數,但兩者有很大區別:函數重載時,每個函數體內可以執行不同的動作,但同一個函數模板實例化後的模板函數都必須執行相同的動作。


2 函數模板的異常處理

函數模板中的模板形參可實例化爲各種類型,但當實例化模板形參的各模板實參之間不完全一致時,就可能發生錯誤,如:

template<typename T>       

void min(T &x, T &y)

{  return (x<y)?x:y;  }

void func(int i, char j)

{

   min(i, i);

   min(j, j);

   min(i, j);

   min(j, i);

}

例子中的後兩個調用是錯誤的,出現錯誤的原因是,在調用時,編譯器按最先遇到的實參的類型隱含地生成一個模板函數,並用它對所有模板函數進行一致性檢查,例如對語句

min(i, j);

先遇到的實參i是整型的,編譯器就將模板形參解釋爲整型,此後出現的模板實參j不能解釋爲整型而產生錯誤,此時沒有隱含的類型轉換功能。解決此種異常的方法有兩種:

⑴採用強制類型轉換,如將語句min(i, j);改寫爲min(i,int( j));

⑵用非模板函數重載函數模板

方法有兩種:

① 借用函數模板的函數體

此時只聲明非模板函數的原型,它的函數體借用函數模板的函數體。如改寫上面的例子如下:

template<typename T>       

void min(T &x, T &y)

{  return (x<y)?x:y;  }

int min(int,int);

void func(int i, char j)

{

   min(i, i);

   min(j, j);

   min(i, j);

   min(j, i);

}

執行該程序就不會出錯了,因爲重載函數支持數據間的隱式類型轉換。

② 重新定義函數體

就像一般的重載函數一樣,重新定義一個完整的非模板函數,它所帶的參數可以隨意。C++中,函數模板與同名的非模板函數重載時,應遵循下列調用原則:

• 尋找一個參數完全匹配的函數,若找到就調用它。若參數完全匹配的函數多於一個,則這個調用是一個錯誤的調用。

• 尋找一個函數模板,若找到就將其實例化生成一個匹配的模板函數並調用它。

• 若上面兩條都失敗,則使用函數重載的方法,通過類型轉換產生參數匹配,若找到就調用它。

•若上面三條都失敗,還沒有找都匹配的函數,則這個調用是一個錯誤的調用。


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