C++函数模板

简介：C++函数模板的作用就是按照程序员的要求生成想要的函数对象。本质上是一种函数声明，在程序运行时依靠指定的参数类型由编译器临时生成函数对象。

1、auto自动类型推导

auto关键字可以取代变量声明时的函数类型，其实实际上会由编译器帮你把auto换成匹配的数据类型。

#include<iostream>
using namespace std;int* get_a_arr(){int* arr= new int(10);return arr;
}int main(){auto a=3;auto b=3.14;auto arr = get_a_arr();cout<<"值是："<<a<<endl<<"类型是："<<sizeof(a)<<endl;
}

auto的注意点：

auto关键字修饰的变量的右值必须是类型确定的表达式（需要根据表达式进行类型推断）
auto关键字修饰的变量必须初始化（不声明的话不知道类型）
auto不能修饰函数的形参变量（会出现推断二义性）
auto不能直接修饰数组变量（会出现推断二义性）
auto不能修饰静态变量（会出现推断二义性）

auto的正确用法：

用于自动推导复杂的数据类型（例如自动推导函数指针类型）
用于自动推导函数返回类型

#include<iostream>
using namespace std;int* get_a_arr(){int* arr= new int[10];for(int i=0;i<=10;i++)*(arr+i)=i;return arr;
}int main(){auto pf=get_a_arr;int* arr = pf();for(int i=0;i<=10;i++)cout<<*(arr+i)<<endl;
}

2、函数模板

函数模板将函数所用到的数据类型参数化，形成一个函数声明。可以自定义类型的数据：函数形参的数据类型、函数返回值的数据类型、栈区里面由函数临时生成的数据类型。

具体的函数对象由传递过来的具体数据类型进行确定之后再生成。传递的给模板的数据类型可以手动指定也可以由编译器自动推导（根据auto推导）。由此会产生下面的问题：

这个由函数模板生成的函数对象很有可能与普通函数对象长得一样，此时编译器会优先调用普通函数。
函数模板会生成多个同名函数，那么这些函数由于参数类型不同、个数不同，从而构成函数重载。
当模板和普通函数优先级一样时，可能需要强制调用模板函数；
生成函数对象之前，需要明确地知道参数的类型

函数模板的语法形式如下：template<typename anytype1,typename anytype2,……>

#include<iostream>
using namespace std;template <typename T>
void swap(const T &var1,const T &var2){T temp = var1;var2=var1;var1=temp;
}int main(){int i1=1,i2=2;swap(i1,i2);//编译器自动推导类型cout<<i1<<";"<<i2<<endl;float f1=1.1,f2=2.2;swap<float>(f1,f2);//手动指定数据类型cout<<f1<<";"<<f2<<endl;}

3、函数模板的注意事项

3.1 类成员函数可以加上模板

本质就是将普通函数放到类里面。构造函数、成员方法都可以改成模板函数使用，原因就是类就是一个结构体，存在一个函数指针引用着生成的函数对象，这个函数对象可以临时生成。

#include<iostream>
using namespace std;class Cgirl {public:template <typename T>Cgirl(T info) {cout << info << endl;}Cgirl() {}template <typename T>void showinfo(T info) {cout << info << endl;}};int main() {Cgirl c;c.showinfo(18);c.showinfo("mmd");}

3.2 需要明确模板形参类型

不管是自动类型推导，还是手动指定类型，都需要将模板声明中的类型进行赋值，这样才能没有二义性的生成一个函数对象。

情况2：

3.3 函数模板的代码逻辑必须满足传递的数据类型

如果给函数传递的是自定义数据类型，也就是类型对象，那么函数的代码逻辑运算必须满足该自定义数据类型。

3.4 模板函数的自动数据类型转换

由于类型可以自动auto推导也可以手动指定，然而自动推导存在二义性，比如一个字符串可以是char*类型，也可以时string类型，故所有自动推导的函数模板不存在类型自动转换。比如char向int再向float的转换。

但是手动指定模板类型之后，就可以发生自动类型转换。

3.5 模板类型和具体数据类型混用构造重载

模板类型之间是互异的，就构成了参数类型不一致，也就是可以构成重载。

#include<iostream>
using namespace std;template <typename T, typename T2>
void showinfo(T info1, T2 info2) {cout << info1 << endl;cout << info2 << endl;
}template <typename T>
void showinfo(T info1) {cout << info1 << endl;
}template <typename T>
void showinfo(T info1, char* info2) {cout << info1 << endl;cout << info2 << endl;
}int main() {showinfo(10, 12.0);showinfo(10);showinfo(10, "mmd");
}

4、函数模板的具名化

由于自定义数据类型的存在，对对象的操作就比较特殊，可以在声明模板时指定数据类型，使其变得普通函数类似。

#include<iostream>
using namespace std;class Cgirl {public:int rank;
};template <typename T>
void Swap(T &p1, T &p2) {T temp = p1;p1 = p2;p2 = temp;
}template<>
void Swap<Cgirl>(Cgirl &p1, Cgirl &p2) {int temp = p1.rank;p1.rank = p2.rank;p2.rank = temp;
}int main() {Cgirl p1;p1.rank = 1;Cgirl p2;p2.rank = 2;cout << p1.rank << "--" << p2.rank<<endl;swap(p1,p2);cout << p1.rank << "--" << p2.rank;
};

当普通函数、模板函数、具体化模板函数都可以匹配某个函数调用时，优先级为普通函数-->具体化函数-->模板函数。

5、函数模板的分文件编写

目前存在：普通函数、具体化模板函数、模板函数。实际上，普通函数、具体化模板函数是等价的，也就是具体化模板函数就可以看作是普通函数。

那么在头文件当中具体化模板函数和普通函数只能写上声明，具体实现需要在源文件里面书写。

模板函数只是一种声明，他的整段代码都只能写在头文件里面当中一个函数声明。

6、模板函数里面的类型转换

一个函数模板可能会存在多个数据类型参数，当这些数据发生运算时就会生成新的数据类型，如何自动推断这些数据的类型呢？如果需要返回这个新的数据类型数据又该如何操作呢？可以使用decltype自动推导类型。

语法:decltype(expression) var。decltype(expression)的推导结果就是var的数据类型。

如果expression是没有用括号括起来的标识符，则var的类型与该标识符的类型相同，包括const等限定符。

#include<iostream>
using namespace std;int main() {
//语法:decltype(expression) var;
//1)如果expression是没有用括号括起来的标识符，则var的类型与该标识符的类型相同，包括const等限定符,
int a=1;
int b=2;
int &ra=a;
decltype(ra) da=b;
cout<<da;
};