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C++ 泛型编程：函数模板

news 2025/7/26 23:55:16

文章目录

前言
一、什么是泛型编程
二、函数模板
三、函数模板的使用
四、多参数函数模板
五，示例代码：
总结

前言

当需要编写通用的代码以处理不同类型的数据时，C++ 中的函数模板是一个很有用的工具。函数模板允许我们编写一个通用的函数定义，可以用于多种不同的数据类型，从而提高代码的重用性和灵活性。

一、什么是泛型编程

泛型编程 是一种编程范式，旨在实现可重用、通用性高的代码。它允许我们编写与特定数据类型无关的代码，使代码能够适用于多种不同的数据类型。

传统的编程 方法主要依赖于特定的数据类型，需要为每个数据类型编写特定的代码。
在泛型编程中，我们使用泛型类型来表示不特定的数据类型，可以在代码中使用泛型类型作为参数、变量或返回类型。使用泛型类型，我们可以编写通用的算法和数据结构，使其能够适用于不同的数据类型。

泛型编程的核心概念是模板。模板是一种代码生成机制，可以根据具体的数据类型生成对应的代码。C++中的模板可以是函数模板或类模板。函数模板允许我们定义通用的函数，而类模板允许我们定义通用的类。

二、函数模板

函数模板概念：

一种特殊的函数可用不同类型去调用。
看起来喝普通的函数相似，区别是类型可被参数化。

函数模板规则：
template 关键字用于声明开始进行泛型编程。
typename 关键字用于声明泛指类型.
T 是泛指任意的数据类型。

下面是一个用于交换数据的函数模板。
在这里插入图片描述

三、函数模板的使用

自动类型推导调用。
自动推导类型时，必须严格匹配。

int a = 1;
int b = 2;Swap(a, b);					// 自动推导

具体类型显示调用。
显示类型指定时，能够进行隐式类型转化。
显式指定函数模板的参数类型，而不是依赖编译器的类型推导。这可以通过在函数调用中使用尖括号来实现.

float c = 2.1;
float d = 3.1;Swap<float>(c, d);				// 显示调用

四、多参数函数模板

多参数函数模板就是 函数模板定义任意多个不同的参数类型。

对于多参数模板，无法自动推导返回值的类型。可以从左到右部分指定类型参数。
工程中将第一个类型参数作为返回值参数类型。
在这里插入图片描述
例如：计算 a ,b 之和。

using namespace std;template <typename T1, typename T2, typename  T3>
T1 Add(T2 a, T3 b)
{return static_cast<T1>(a+b);
}int main(void)
{// T1 = int, T2 = double, T3 = doubleint r1 = Add<int>(0.6, 0.7);						// 第一个参数类型 作为 返回值类型，从左往右推// T1 = double, T2 = float, T3 = doubledouble r2 = Add<double, float>(0.6, 0.7);// T1 = float, T2 = float, T3 = floatfloat r3 = Add<float, float, float>(0.6, 0.7);cout << "r1 = " << r1 << endl;cout << "r2 = " << r2 << endl;cout << "r3 = " << r3 << endl;return 0;
}

在这里插入图片描述
注意：
当函数模板遇到了普通函数，C++ 编译器优先选择普通函数。如果函数模板可以产生更厚的匹配，则选择模板。可以通过 < > 限定编译器只匹配模板。

五，示例代码：

通过下面的例子进一步讲解：
使用函数模板分别对整形数组和字符串数组进行排序打印。

using namespace std;template <typename T>						// 函数模板：交换数据
void Swap(T& a, T& b)
{T c = a;a = b;b = c;
}template<typename T>
void Sort(T a[], int len)					// 函数模板：数组元素排序
{for (int i = 0; i < len; i++){for (int j = i; j < len; j++){if (a[i] > a[j])Swap(a[i],a[j]);}}
}int main(void)
{int a[5] = {3,5,1,2,4};for (int i = 0; i < 5; i++)cout << a[i] << ",";cout << endl;Sort(a,5);											// 数组元素排序for (int j = 0; j < 5; j++)cout << a[j] << ",";cout << endl;string s[5] = { "Java", "C++", "Pascal", "Ruby", "Basic" };for (int k = 0; k < 5; k++)cout << s[k] << ",";cout << endl;Sort(s, 5);											// 字符串 数组排序for (int n = 0;n < 5;n++)cout << s[n] << ",";cout << endl;return 0;
}