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C++函數(shù)模板

　　在《C++函數(shù)重載》一節(jié)中，為了交換不同類型的變量的值，我們通過函數(shù)重載定義了四個名字相同、參數(shù)列表不同的函數(shù)，下面一起來學習一下吧！

　　//交換 int 變量的值

　　void Swap(int *a, int *b){

　　int temp = *a;

　　*a = *b;

　　*b = temp;

　　}

　　//交換 float 變量的值

　　void Swap(float *a, float *b){

　　float temp = *a;

　　*a = *b;

　　*b = temp;

　　}

　　//交換 char 變量的值

　　void Swap(char *a, char *b){

　　char temp = *a;

　　*a = *b;

　　*b = temp;

　　}

　　//交換 bool 變量的值

　　void Swap(bool *a, bool *b){

　　char temp = *a;

　　*a = *b;

　　*b = temp;

　　}

　　這些函數(shù)雖然在調用時方便了一些，但從本質上說還是定義了三個功能相同、函數(shù)體相同的函數(shù)，只是數(shù)據(jù)的類型不同而已，這看起來有點浪費代碼，能不能把它們壓縮成一個函數(shù)呢？

　　我們知道，數(shù)據(jù)的值可以通過函數(shù)參數(shù)傳遞，在函數(shù)定義時數(shù)據(jù)的值是未知的，只有等到函數(shù)調用時接收了實參才能確定其值。這就是值的參數(shù)化。

　　在C++中，數(shù)據(jù)的類型也可以通過參數(shù)來傳遞，在函數(shù)定義時可以不指明具體的數(shù)據(jù)類型，當發(fā)生函數(shù)調用時，編譯器可以根據(jù)傳入的實參自動推斷數(shù)據(jù)類型。這就是類型的參數(shù)化。

　　值（Value）和類型（Type）是數(shù)據(jù)的兩個主要特征，它們在C++中都可以被參數(shù)化。

　　所謂函數(shù)模板，實際上是建立一個通用函數(shù)，它所用到的數(shù)據(jù)的類型（包括返回值類型、形參類型、局部變量類型）可以不具體指定，而是用一個虛擬的類型來代替（實際上是用一個標識符來占位），等發(fā)生函數(shù)調用時再根據(jù)傳入的實參來逆推出真正的類型。這個通用函數(shù)就稱為函數(shù)模板（Function Template）。

　　在函數(shù)模板中，數(shù)據(jù)的值和類型都被參數(shù)化了，發(fā)生函數(shù)調用時編譯器會根據(jù)傳入的實參來推演形參的值和類型。換個角度說，函數(shù)模板除了支持值的參數(shù)化，還支持類型的參數(shù)化。

　　一但定義了函數(shù)模板，就可以將類型參數(shù)用于函數(shù)定義和函數(shù)聲明了。說得直白一點，原來使用 int、float、char 等內置類型的地方，都可以用類型參數(shù)來代替。

　　下面我們就來實踐一下，將上面的四個Swap() 函數(shù)壓縮為一個函數(shù)模板：

　　#include

　　using namespace std;

　　templatevoid Swap(T *a, T *b){

　　T temp = *a;

　　*a = *b;

　　*b = temp;

　　}

　　int main(){

　　//交換 int 變量的值

　　int n1 = 100, n2 = 200;

　　Swap(&n1, &n2);

　　cout<<n1<<", "<<n2<<endl;

　　//交換 float 變量的值

　　float f1 = 12.5, f2 = 56.93;

　　Swap(&f1, &f2);

　　cout<<f1<<", "<<f2<<endl;

　　//交換 char 變量的值

　　char c1 = 'A', c2 = 'B';

　　Swap(&c1, &c2);

　　cout<<c1<<", "<<c2<<endl;

　　//交換 bool 變量的值

　　bool b1 = false, b2 = true;

　　Swap(&b1, &b2);

　　cout<<b1<<", "<<b2<<endl;

　　return 0;

　　}

　　運行結果：

　　200, 100

　　56.93, 12.5

　　B, A

　　1, 0

　　請讀者重點關注第 4 行代碼。template是定義函數(shù)模板的關鍵字，它后面緊跟尖括號<>，尖括號包圍的是類型參數(shù)（也可以說是虛擬的類型，或者說是類型占位符）。typename是另外一個關鍵字，用來聲明具體的類型參數(shù)，這里的類型參數(shù)就是T。從整體上看，template被稱為模板頭。

　　模板頭中包含的類型參數(shù)可以用在函數(shù)定義的各個位置，包括返回值、形參列表和函數(shù)體；本例我們在形參列表和函數(shù)體中使用了類型參數(shù)T。

　　類型參數(shù)的命名規(guī)則跟其他標識符的命名規(guī)則一樣，不過使用 T、T1、T2、Type 等已經(jīng)成為了一種慣例。

　　定義了函數(shù)模板后，就可以像調用普通函數(shù)一樣來調用它們了。

　　在講解C++函數(shù)重載時我們還沒有學到引用（Reference），為了達到交換兩個變量的值的目的只能使用指針，而現(xiàn)在我們已經(jīng)對引用進行了深入講解，不妨趁此機會來實踐一把，使用引用重新實現(xiàn) Swap() 這個函數(shù)模板：

　　#include

　　using namespace std;

　　templatevoid Swap(T &a, T &b){

　　T temp = a;

　　a = b;

　　b = temp;

　　}

　　int main(){

　　//交換 int 變量的值

　　int n1 = 100, n2 = 200;

　　Swap(n1, n2);

　　cout<<n1<<", "<<n2<<endl;

　　//交換 float 變量的值

　　float f1 = 12.5, f2 = 56.93;

　　Swap(f1, f2);

　　cout<<f1<<", "<<f2<<endl;

　　//交換 char 變量的值

　　char c1 = 'A', c2 = 'B';

　　Swap(c1, c2);

　　cout<<c1<<", "<<c2<<endl;

　　//交換 bool 變量的值

　　bool b1 = false, b2 = true;

　　Swap(b1, b2);

　　cout<<b1<<", "<<b2<<endl;

　　return 0;

　　}

　　引用不但使得函數(shù)定義簡潔明了，也使得調用函數(shù)方便了很多。整體來看，引用讓編碼更加漂亮。

　　下面我們來總結一下定義模板函數(shù)的語法：

　　template返回值類型函數(shù)名(形參列表){

　　//在函數(shù)體中可以使用類型參數(shù)

　　}

　　類型參數(shù)可以有多個，它們之間以逗號,分隔。類型參數(shù)列表以< >包圍，形式參數(shù)列表以( )包圍。

　　typename關鍵字也可以使用class關鍵字替代，它們沒有任何區(qū)別。C++ 早期對模板的支持并不嚴謹，沒有引入新的關鍵字，而是用 class 來指明類型參數(shù)，但是 class 關鍵字本來已經(jīng)用在類的定義中了，這樣做顯得不太友好，所以后來 C++ 又引入了一個新的關鍵字 typename，專門用來定義類型參數(shù)。不過至今仍然有很多代碼在使用 class 關鍵字，包括 C++ 標準庫、一些開源程序等。

　　本教程會交替使用 typename 和 class，旨在讓讀者在別的地方遇到它們時不會感覺陌生。更改上面的 Swap() 函數(shù)，使用 class 來指明類型參數(shù)：

　　templatevoid Swap(T &a, T &b){

　　T temp = a;

　　a = b;

　　b = temp;

　　}

　　除了將 typename 替換為 class，其他都是一樣的。

　　為了加深對函數(shù)模板的理解，我們再來看一個求三個數(shù)的最大值的例子：

　　#include

　　using namespace std;

　　//聲明函數(shù)模板

　　templateT max(T a, T b, T c);