C++ 模板函数 讲解及实现

模板函数：机制介绍

在很多时候，我们需要对不同的数据类型做一些操作，但是这些操作是相同的，比如求取一个数组中的最大元素，我们只需：

for(int i=0; i<arr.size(); i++)
	if(arr[i] > max_val) max_val = arr[i];

可是面对不同的数据类型，我们需要实现不同的函数，比如下面我们需要实现两个函数来选择int或者double数组中的最大值，非常麻烦

int array_max(vector<int> arr)
{
          
   
	int max_val = arr[0];
	for(int i=0; i<arr.size(); i++)
		if(arr[i] > max_val) max_val = arr[i];
	return max_val;
}

double array_max(vector<double> arr)
{
          
   
	double max_val = arr[0];
	for(int i=0; i<arr.size(); i++)
		if(arr[i] > max_val) max_val = arr[i];
	return max_val; 
}

而模板函数机制则提供了一种灵活的组织方式，我们不需要告诉函数具体的形参数据类型，而只用专注于函数功能的实现

注意：在python中这种机制被很好的执行，如下是python的数组求最大：

def array_max(arr):
	val = arr[0]
	for item in arr:
		if item > val:
			val = item
	return val

你看，任何数据类型，只要支持[]下标运算和>比较运算，都可以使用这个函数，这就是【模板函数】机制在python理解下的实现

模板函数：实现

在实现函数之前，添加关键词：template<class 类型> 比如下面这个例子，可实现传入任意支持 ++ 运算的数据类型（包括重载了++算符的自定义数据类型），并且对其++

可以简单的认为：T就是传入数据类型的别名，真正执行的时候，会把T换成传入的数据类型，比如传入int，那么所有的T替换成int

template<class T>
T add(T data)
{
          
   
	data++;
	return data;
}

多个同类形参：比如我们实现交换函数swap，交换两个同类型的变量

template<class T>
void my_swap(T& o1, T& o2)
{
          
   
	T temp = o1;
	o1 = o2;
	o2 = temp;
}

多类型多变量：template内容必须按照形参表顺序，比如我们定义函数my_print来输出两种不同类型的变量

template<class T1, class T2>
void my_print(T1 o1, T2 o2)
{
          
   
	cout<<o1<<" "<<o2<<endl;
}

值得注意的是，template<>里面的内容必须和函数的形参表完全一一对应，因为编译器会按实际调用时传入的数据类型，一一对应他们的别名

错误示范：

template<class T1, class T2, class T3>
void add_dif(T2 a, T3 b, T1 aaa)
{
          
   
	
}
// main函数：
add_dif(1.23, 4.77, 1);

// 编译器抛出错误：
[Error] in passing argument 1 of void add_dif(T2, T3, T1) 
[with T1 = int; T2 = double; T3 = double]

正确写法：

template<class T1, class T2, class T3>
void add_dif(T1 a, T2 b, T3 aaa)
{
          
   
	
}

注意如果函数返回值要返回模板类型T的数据，那么也要在形参表中添加T，即使函数没有用到，但为了编译通过并且顺利建立别名映射，必须添加

代码

首先使用模板函数add，将任意数据类型++后输出 然后使用模板函数my_swap交换两个任意的同类数据 然后使用模板函数my_print打印两个任意的数据类型（可不同也可相同）

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

template<class T>
T add(T data)
{
          
   
	data++;
	return data;
}

template<class T>
void my_swap(T& o1, T& o2)
{
          
   
	T temp = o1;
	o1 = o2;
	o2 = temp;
}

template<class T1, class T2>
void my_print(T1 o1, T2 o2)
{
          
   
	cout<<o1<<" "<<o2<<endl;
}

int main()
{
          
    	
	cout<<add(114)<<endl;
	cout<<add(123.45)<<endl;
	cout<<add(a)<<endl<<endl;
	
	string s1="world", s2="hello";
	my_swap(s1, s2);
	cout<<s1<<" -- "<<s2<<endl<<endl;
	
	my_print(123, "zsbd");
	
	return 0;
}