C++函数模板

函数模板

// 函数模板原型
template <class T>
bool compare(const T &x, const T &y);


// 函数模板定义
template <class T>
bool compare(const T &x, const T &y)
{
    // ...
}

函数模板与常规函数相比,就是使用template<>定义了泛型,然后在函数中的任意地方使用这个泛型。

如果调用了模板函数

bool b = compare(1, 2);

那么在编译期,编译器会根据函数模板,使用int类型来生成一个具体的函数实例,以供使用。

显式具体化函数模板

有时候函数模板的定义并不适用所有的类型,这个时候就需要为某个类型定义一个具体的模板,这就称为显式具体化函数模板

// 函数模板: 使用泛型定义函数模板
template <class T>
bool compare(const T &t1, const T &t2);

struct Person
{
    std::string name;
    int age;
};

// 显式具体化函数模板: 使用具体类型定义函数模板
template <>
bool compare(const Person &p1, const Person &p2);

template <class T>
bool compare(const T &t1, const T &t2)
{
    return t1 > t2;
}

template <>
bool compare(const Person &p1, const Person &p2)
{
    return p1.age > p2.age;
}

显式具体化函数模板就是在函数模板的基础上,去掉template<>中泛型的声明,然后在函数中用具体的类型代替泛型。

显式具体化函数模板就相当于函数模板的一个特例。

如果调用了显式具体化函数模板的函数

bool b = compare(person1, person2);

那么编译器在编译期,会根据显式具体化函数模板,会生成一个Person类型的函数。

显式生成函数模板实例

刚才说到,如果编译器发现了 compare(1, 2) 这样的调用,编译器自动判断出泛型的类型为int,所以会根据函数模板,生成一个类型为int的函数实例,这个过程被称为隐式生成函数模板实例。

但是如果调用的是compare(1.f, 2),参数的类型一个为float类型,一个为int类型,那么编译器就无法推断出泛型的类型,也就无法生成函数模板实例,最终编译时,编译器就会抱怨没有匹配的compare(float, int)函数。

在这种情况下,就需要显式地为编译器指定泛型的类型

// <float>告诉编译器,根据模板生成float类型的实例以供调用
bool b = compare<float>(1.f, 2);

这种方式就是显式生成函数模板实例。

C++11扩展函数模板功能

decltype关键字

有时候,在模板中对参数进行运算,但是我们无法确定返回值类型

template <class T1, class T2>
void ft(T1 x, T2 y)
{
    
}

如果要执行 x+y 的操作,那么返回类型是不确定的,两个int类型值相加,返回值可能为int类型,也可能为long类型。

那么怎么定义返回值类型呢,C++11给出了方案

template <class T1, class T2>
void ft(T1 x, T2 y)
{
    decltype(x+y) add = x + y;
}

decltype(x+y) 表示类型为 x + y 返回值的类型。

decltype 语法如下

decltype (expression) var;

decltype返回类型规则如下

  1. 如果expression不带括号,那么返回类型就是expression的类型。
  2. 如果expression是一个函数调用,那么返回类型就是函数的返回类型。
  3. 如果expression带括号,那么返回类型就是expression类型的引用类型。

后置返回类型

有时候函数模板中,函数的返回类型需要根据泛型参数计算来定的。

template <class T1, class T2>
decltype(x+y) add(T1 x, T2 y)
{
    return x + y;
}

这种方式是错误的,因为编译器不是很智能,在确定返回类型时,x, y对于编译器来说是不可见的。

C++11提供了一个后置返回类型

template<class T1, class T2>
auto add(T1 x, T2 y) -> decltype(x+y)
{
    return x+y;
}

auto 关键字相当于一个占位符,表示后置返回类型 ->decltype(x+y) 提供的类型。

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