C++ 模板函數 講解及實現

模板函數：機制介紹

在很多時候，我們需要對不同的數據類型做一些操作，但是這些操作是相同的，比如求取一個數組中的最大元素，我們只需：

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

可是面對不同的數據類型，我們需要實現不同的函數，比如下面我們需要實現兩個函數來選擇int或者double數組中的最大值，非常麻煩

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; 
}

而模板函數機制則提供了一種靈活的組織方式，我們不需要告訴函數具體的形參數據類型，而只用專注於函數功能的實現

注意：在python中這種機制被很好的執行，如下是python的數組求最大：

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

你看，任何數據類型，只要支持[]下標運算和>比較運算，都可以使用這個函數，這就是【模板函數】機制在python理解下的實現

模板函數：實現

在實現函數之前，添加關鍵詞：template<class 類型> 比如下面這個例子，可實現傳入任意支持 ++ 運算的數據類型（包括重載了++算符的自定義數據類型），並且對其++

可以簡單的認爲：T就是傳入數據類型的別名，真正執行的時候，會把T換成傳入的數據類型，比如傳入int，那麼所有的T替換成int

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

多個同類形參：比如我們實現交換函數swap，交換兩個同類型的變量

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

多類型多變量：template內容必須按照形參表順序，比如我們定義函數my_print來輸出兩種不同類型的變量

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

值得注意的是，template<>裏面的內容必須和函數的形參表完全一一對應，因爲編譯器會按實際調用時傳入的數據類型，一一對應他們的別名

錯誤示範：

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

// 編譯器拋出錯誤：
[Error] in passing argument 1 of void add_dif(T2, T3, T1) 
[with T1 = int; T2 = double; T3 = double]

正確寫法：

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

注意如果函數返回值要返回模板類型T的數據，那麼也要在形參表中添加T，即使函數沒有用到，但爲了編譯通過並且順利建立別名映射，必須添加

代碼

首先使用模板函數add，將任意數據類型++後輸出
然後使用模板函數my_swap交換兩個任意的同類數據
然後使用模板函數my_print打印兩個任意的數據類型（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;
}