C++中函数模板的用法详细解析

什么是函数模板？

函数模板是一种通用的函数定义，可以接受不同类型的参数，从而可以在不需要多次定义函数的情况下处理不同的数据类型。

如何定义函数模板？

函数模板的语法格式如下：

template <typename T>
函数返回类型 函数名(参数列表)
{
    函数体
}

其中，typename T 表示定义一个类型 T，可以用其他关键字，例如 class 代替；函数返回类型 表示该函数的返回类型；函数名 指定了函数名，参数列表 中定义了函数的参数。

例如，我们可以定义一个接受两个整数并返回它们之和的函数模板如下：

template <typename T>
T add(T a, T b)
{
    return a + b;
}

该函数模板接受两个参数 a 和 b，它们的类型都是 T，并在函数体中返回它们的和。

如何使用函数模板？

我们可以通过在函数名后面加上 <>，并在其中指明函数模板的参数类型，来使用函数模板。

例如，如果我们想使用上述的 add 函数模板来计算两个整数的和，可以这样调用：

int result = add<int>(4, 5); // result = 9

这里我们指定了 T 的类型为 int，并通过 4 和 5 作为参数来调用函数模板。

函数模板的扩展

1. 接受不同类型的参数

函数模板可以接受不同类型的参数。例如，我们可以定义一个函数模板来接受一个整数和一个浮点数，并返回它们的和：

template <typename T1, typename T2>
T1 add(T1 a, T2 b)
{
    return a + b;
}

这里，函数模板接受两个类型不同的参数 a 和 b，并在函数体中返回它们的和。

例如，我们可以使用下面的代码来调用该函数模板：

int result1 = add<int, double>(4, 5.5); // result1 = 9
double result2 = add<double, int>(3.3, 2); // result2 = 5.3

这里，我们指定了 T1 的类型为 int，T2 的类型为 double，并使用 4 和 5.5 作为参数调用函数模板。在第二个调用中，我们指定了 T1 的类型为 double，T2 的类型为 int，并使用 3.3 和 2 作为参数调用函数模板。

2. 模板函数的重载

函数模板也可以重载。例如，我们可以定义两个函数模板，一个接受两个整数，另一个接受两个浮点数，并在函数体中分别返回它们的和：

template<typename T>
T add(T a, T b)
{
    return a + b;
}

template<typename T>
T add(T a, T b, T c)
{
    return a + b + c;
}

在上述代码中，我们定义了两个函数模板，分别接受两个和三个参数，并在函数体中返回它们的和。

例如，我们可以使用下面的代码来调用这两个函数模板：

int result1 = add<int>(4, 5); // result1 = 9
float result2 = add<float>(3.3f, 2.2f); // result2 = 5.5f
float result3 = add<float>(3.3f, 2.2f, 1.1f); // result3 = 6.6f

这里，我们分别调用了接受两个参数和三个参数的函数模板，传入的参数类型分别为 int，float 和 float。

示例说明

示例一：使用函数模板计算两个整数的和

#include <iostream>

template <typename T>
T add(T a, T b)
{
    return a + b;
}

int main()
{
    int result = add<int>(3, 4);
    std::cout << "3 + 4 = " << result << std::endl; // 输出：3 + 4 = 7
    return 0;
}

在上述示例中，我们定义了一个函数模板 add，接受两个参数，并在函数体中返回它们的和。在 main 函数中，我们通过指定 T 的类型为 int，并传入参数 3 和 4，来调用 add 函数模板，最终输出结果为 3 + 4 = 7。

示例二：使用函数模板计算两个浮点数的差

#include <iostream>

template <typename T1, typename T2>
T1 sub(T1 a, T2 b)
{
    return a - b;
}

int main()
{
    float result = sub<float, int>(3.5f, 2);
    std::cout << "3.5 - 2 = " << result << std::endl; // 输出：3.5 - 2 = 1.5
    return 0;
}

在上述示例中，我们定义了一个函数模板 sub，接受两个类型不同的参数，并在函数体中返回它们的差。在 main 函数中，我们通过指定 T1 的类型为 float，T2 的类型为 int，并传入参数 3.5 和 2，来调用 sub 函数模板，最终输出结果为 3.5 - 2 = 1.5。