函数模板初探

函数模板和函数的重载

仍然拿max函数举例。

使用double重载max函数。

然后分别使用float和double实例化：

template 
T max(T lhs,T rhs) {
    return (lhs > rhs)? lhs : rhs;
}

double max(double lhs, double rhs) {
    return (lhs > rhs)? lhs : rhs;
}

int main() {
  
    max(10.5f, 5.5f); // (1)
    max(10.5, 5.5);   // (2)
  
}

此时(1)和(2)分别会调用哪个函数？
答案是编译器会选择最匹配的函数。

• (1):函数模板是更好的匹配，因为函数需要类型转换；
• (2):函数模板和函数都可以匹配，在这种情况下，编译器会选择函数。
  

  
  

C++ Insights输出如下：

template 
T max(T lhs,T rhs) {
    return (lhs > rhs)? lhs : rhs;
}

/* First instantiated from: insights.cpp:12 */
#ifdef INSIGHTS_USE_TEMPLATE
template<>
float max(float lhs, float rhs)
{
  return (lhs > rhs) ? lhs : rhs;
}
#endif


double max(double lhs, double rhs)
{
  return (lhs > rhs) ? lhs : rhs;
}


int main()
{
  max(10.5F, 5.5F);
  max(10.5, 5.5);
  return 0;
}

不同的模板参数

如果向max传递2个不同类型的参数：

template 
T max(T lhs,T rhs) {
    return (lhs > rhs)? lhs : rhs;
}

int main() {
  
    max(10.5f, 5.5);
  
}

C++ Insights输出如下：

/home/insights/insights.cpp:8:5: error: no matching function for call to 'max'
    max(10.5f, 5.5);
    ^~~
/home/insights/insights.cpp:2:3: note: candidate template ignored: deduced conflicting types for parameter 'T' ('float' vs. 'double')
T max(T lhs,T rhs) {
  ^
1 error generated.
Error while processing /home/insights/insights.cpp.

编译器会报错，原因如下：

• 如果可能的话，编译器将从函数参数推导模板参数；
• 编译器会对每个函数模板参数进行推导；
• 对于10.5f，编译器推导T为float；对于5.5，编译器推导T为double；
• 显然，T不可能同时为float和double。
  

  
  

  所以编译器报错了。
  

  
  

解决这个问题也很简单，使用2个类型参数即可：

template 
??? max(T lhs,T2 rhs) {
    return (lhs > rhs)? lhs : rhs;
}

int main() {
  
    max(10.5f, 5.5);
  
}

这个函数的返回值有可能是T，T2或从T/T2派生出来的类型，在C++11里面实现很简单。

有以下几种方式：

// automaticReturnTypeDeduction.cpp

#include 

template       // (1)
typename std::conditional<(sizeof(T1) > sizeof(T2)), T1, T2>::type max1(T1 lhs,T2 rhs) {
    return (lhs > rhs)? lhs : rhs;
}

template       // (2)
typename std::common_type::type max2(T1 lhs,T2 rhs) {
    return (lhs > rhs)? lhs : rhs;
}

template      // (3)
auto max3(T1 lhs,T2 rhs) {
    return (lhs > rhs)? lhs : rhs;
}

int main() {
  
    max1(10.5f, 5.5);                  
    max2(10.5f, 5.5);                  
    max3(10.5f, 5.5);                  
  
}

• (1):typename std::conditional<(sizeof(T1) > sizeof(T2)), T1, T2>::type返回其中较大者；std::conditional是编译时的三元 *** 作符；
• (2):typename std::common_type::type返回参数列表中类型的公共类型，其可以接受任意数量的参数；
• (3):使用了auto的自动类型推导。
  

  
  

其中的typename是为了告诉编译器T1和T2是类型，当然，它们也可能是无类型或者模板。

C++ Insights主要输出如下：

• (1)中较小类型float会被转换为double

#ifdef INSIGHTS_USE_TEMPLATE
template<>
typename std::conditional<(sizeof(float) > sizeof(double)), float, double>::type max1(float lhs, double rhs)
{
  return (static_cast(lhs) > rhs) ? static_cast(lhs) : rhs;
}
#endif

• (2)

/* First instantiated from: insights.cpp:10 */
#ifdef INSIGHTS_USE_TEMPLATE
template<>
typename std::common_type::type max2(float lhs, double rhs)
{
  return (static_cast(lhs) > rhs) ? static_cast(lhs) : rhs;
}
#endif

• (3)

#ifdef INSIGHTS_USE_TEMPLATE
template<>
double max3(float lhs, double rhs)
{
  return (static_cast(lhs) > rhs) ? static_cast(lhs) : rhs;
}
#endif