函数模板
喝酒的诗句-家立方
2023年2月21日发(作者：jjzz8)函数模板
本文介绍函数模板的概念、用途以及如何创建函数模板和函数模板的使用方
法......
在创建完成抽象操作的函数时，如：拷贝，反转和排序，你必须定义多个版本以
便能处理每一种数据类型。以max()函数为例，它返回两个参数中的较大者：
doublemax(doublefirst,doublesecond);
complexmax(complexfirst,complexsecond);
datemax(datefirst,datesecond);
//..该函数的其它版本
尽管这个函数针对不同的数据类型其实现都是一样的，但程序员必须为每一种数
据类型定义一个单独的版本：
doublemax(doublefirst,doublesecond)
{
returnfirst＞second?first:second;
}
complexmax(complexfirst,complexsecond)
{
returnfirst＞second?first:second;
}
datemax(datefirst,datesecond)
{
returnfirst＞second?first:second;
}
这样不但重复劳动，容易出错，而且还带来很大的维护和调试工作量。更糟的是，
即使你在程序中不使用某个版本，其代码仍然增加可执行文件的大小，大多数编译器
将不会从可执行文件中删除未引用的函数。
用普通函数来实现抽象操作会迫使你定义多个函数实例，从而招致不小的维护工
作和调试开销。解决办法是使用函数模板代替普通函数。
使用函数模板
函数模板解决了上述所有的问题。类型无关并且只在需要时自动实例化。本文下
面将展示如何定义函数模板以便抽象通用操作，示范其使用方法并讨论优化技术。
第一步：定义
函数模板的声明是在关键字template后跟随一个或多个模板在尖括弧内的参
数和原型。与普通函数相对，它通常是在一个转换单元里声明，而在另一个单元中定
义，你可以在某个头文件中定义模板。例如：
//filemax.h
#ifndefMAX_INCLUDED
#defineMAX_INCLUDED
template＜classT＞Tmax(Tt1,Tt2)
{
return(t1＞t2)?t1:t2;
}
#endif
＜classT＞定义T作为模板参数，或者是占位符，当实例化max()时，它将
替代具体的数据类型。max是函数名，t1和t2是其参数，返回值的类型为T。你可
以像使用普通的函数那样使用这个max()。编译器按照所使用的数据类型自动产生相
应的模板特化，或者说是实例：
intn=10,m=16;
inthighest=max(n,m);//产生int版本
std::complex＜double＞c1,c2;
//..给c1,c2赋值
std::complex＜double＞higher=max(c1,c2);//complex版本
第二步：改进设计
上述的max()的实现还有些土气——参数t1和t2是用值来传递的。对于像int，
float这样的内建数据类型来说不是什么问题。但是，对于像std::complex和
std::sting这样的用户定义的数据类型来说，通过引用来传递参数会更有效。此外，
因为max()会认为其参数是不会被改变的，我们应该将t1和t2声明为const（常
量）。下面是max()的改进版本：
template＜classT＞Tmax(constT&t1,constT&t2)
{
return(t1＞t2)?t1:t2;
}
额外的性能问题
很幸运，标准模板库或STL已经在＜algorithm＞里定义了一个叫std::max()
的算法。因此，你不必重新发明。让我们考虑更加现实的例子，即字节排序。众所周
知，TCP/IP协议在传输多字节值时，要求使用bigendian字节次序。因此，big
endian字节次序也被称为网络字节次序（networkbyteorder）。如果目的主机使用
littleendian次序，必须将所有过来的所字节值转换成littleendian次序。同样，在
通过TCP/IP传输多字节值之前，主机必须将它们转换成网络字节次序。你的socket
库声明四个函数，它们负责主机字节次序和网络字节次序之间的转换：
unsignedinthtonl(unsignedinthostlong);
unsignedshorthtons(unsignedshorthostshort);
unsignedintntohl(unsignedintnetlong);
unsignedshortntohs(unsignedshortnetshort);
这些函数实现相同的操作：反转多字节值的字节。其唯一的差别是方向性以及参
数的大小。非常适合模板化。使用一个模板函数来替代这四个函数，我们可以定义一
个聪明的模板，它会处理所有这四种情况以及更多种情形：
template＜classT＞Tbyte_reverse(Tval);
为了确定T实际的类型，我们使用sizeof操作符。此外，我们还使用STL的
std::reverse算法来反转值的字节：
template＜classT＞Tbyte_reverse(Tval)
{
//将val作为字节流
unsignedchar*p=reinterpret_cast＜unsignedchar*＞(&val);
std::reverse(p,p+sizeof(val));
returnval;
}
使用方法
byte_reverse()模板处理完全适用于所有情况。而且，它还可以不必修改任何代
码而灵活地应用到其它原本（例如：64位和128位）不支持的类型：
intmain()
{
intn=1;
shortk=1;
__int64j=2,i;
intm=byte_reverse(n);//reverseint
intz=byte_reverse(k);//reverseshort
k=byte_reverse(k);//un-reversek
i=byte_reverse(j);//reverse__int64
}
注：模板使用不当会影响.exe文件的大小，也就是常见的代码浮肿问题。