C++ 泛型程式設計（一）： 函數模闆

泛型程式設計

• Generic Programming
• 算法實作時不指定具體要操作的資料的類型，适用于多種資料結構; 通俗的來說，算法實作一遍，但适用于多種資料結構；
• 大量編寫模闆，使用模闆的程式設計：
  • 函數模闆
  • 類模闆
• 優勢：減少重複代碼的編寫;

函數模闆

• 定義

template<class 類型參數1, class 類型參數2, ...>
傳回值類型 模闆名(形參表)
{
  	函數體
}
           

• 例：交換函數

template <class T>
void swap(T &x, T &y)
{
	T tmp = x;
  	a = b;
  	b = tmp;
}
// 編譯器會自動生成相應的函數
int main() {
    int n = 1, m = 2;
    Swap(n,m);
    //編譯器自動生成void Swap(int &, int &)函數
    double f = 1.2, g =2.3;
    //編譯器自動生成void Swap(double &,double &)函數，并進行調用；
    Swap(f,g);
    return 0;
}

           

Notes:

• 函數模闆中可以有不止一個類型參數，即函數類型不一緻。如下面的例子：

  template<class T1, class T2>//通過定義不同類型的模闆
  T2 print(T1 arg1, T2 arg2) {
      cout<<arg1<<" "<<arg2<<endl;
      return arg2; //傳回值也是T2類型
  }
             

• 函數模闆可以重載，隻要形參表不同即可。如下面的例子：

  template<class T1,class T2>
  void print(T1 arg1,T2 arg2) {}
  
  template<class T>
  void print(T arg1, T arg2) {}
             

編譯器比對函數的順序

• Step 1: 先找參數完全比對的普通函數(非由模闆執行個體化而得的函數)
• Step 2: 再找參數完全比對的模闆函數
• Step 3: 再找實參經過自動類型轉換後能夠比對的普通函數
• Step 4: 上面的都找不到, 則報錯

下面我們用一個例子來說明，模闆調用順序：

template <class T>
T Max(T a, T b) {
    cout<<"Template Max 1"<<endl;
    return 0;
}
template <class T, class T2>
T Max(T a, T2 b) {
    cout<<"Template Max 2"<<endl;
    return 0;
}
double Max(double a,double b) {//普通函數
    cout<<"MyMax"<<endl;
    return 0;
}
int main() {
    int i = 4, j = 5;
    Max(1.2,3.4);//調用Max(double, double)
    Max(i,j);
    // i j 為int類型，沒有普通函數能夠完全比對
    //調用第一個T Max(T a,T b)模闆生成的函數
    Max(1.2,3);//調用第二個T Max(T a, T2 b)模闆生成的函數
    return 0;
}
           

*注意

指派相容原則引起函數模闆中類型參數的二義性

template<class T>
T myFunction(T arg1, T arg2) 
{
  	cout<<arg1<<“   ”<<arg2<<“\n”;
  	return arg1; }
…
myFunction(5, 7);        //ok: replace T with int
myFunction(5.8, 8.4);    //ok: replace T with double
myFunction(5, 8.4);      //error: replace T with int or double? 
           

對于這種情況，我們可以在函數模闆中使用多個類型參數, 可以有效地避免二義性

Reference

• [1] https://www.coursera.org/learn/cpp-chengxu-sheji/
• [2] https://github.com/chiuchiuuu/programming-and-algorithm