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C++ 模板与重载 |
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在C++编程中，模板（Template）和重载（Overloading）是两个非常重要的概念。它们不仅能够提高代码的复用性，还能让代码更加灵活和高效。本文将从基础入手，逐步深入，结合代码示例，详细讲解C++中的模板与重载。
函数重载是指在同一个作用域内，可以定义多个同名函数，但它们的参数列表（参数的类型、数量或顺序）必须不同。编译器会根据调用时传入的参数来决定调用哪个函数。
函数重载的主要目的是为了简化代码，避免为相似的功能定义多个不同的函数名。例如，你可能需要一个函数来处理整数，另一个函数来处理浮点数，但它们的逻辑是相似的。通过重载，你可以用同一个函数名来处理不同类型的数据。
#include <iostream>
// 重载函数：计算两个整数的和
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
// 重载函数：计算两个浮点数的和
double add(double a, double b) {
return a + b;
}
// 重载函数：计算三个整数的和
int add(int a, int b, int c) {
return a + b + c;
}
int main() {
std::cout << "两个整数的和: " << add(1, 2) << std::endl; // 调用第一个add函数
std::cout << "两个浮点数的和: " << add(1.5, 2.5) << std::endl; // 调用第二个add函数
std::cout << "三个整数的和: " << add(1, 2, 3) << std::endl; // 调用第三个add函数
return 0;
}- 函数签名：在C++中，函数的签名由函数名和参数列表组成。即使返回类型不同，只要参数列表相同，编译器也会认为它们是同一个函数。
- 调用匹配：编译器会根据调用时传入的参数类型和数量，自动选择最匹配的重载函数。
- 注意事项：重载函数不能仅通过返回类型来区分，必须通过参数列表的不同来区分。
模板是C++中的一种泛型编程机制，允许你编写与类型无关的代码。通过模板，你可以定义一个通用的函数或类，然后在实际使用时，编译器会根据传入的类型生成具体的代码。
模板的主要目的是为了提高代码的复用性。通过模板，你可以编写一次代码，然后适用于多种不同的数据类型。例如，你可以编写一个通用的排序函数，而不需要为每种数据类型单独编写一个排序函数。
#include <iostream>
// 定义一个函数模板，用于计算两个数的和
template <typename T>
T add(T a, T b) {
return a + b;
}
int main() {
std::cout << "两个整数的和: " << add(1, 2) << std::endl; // 调用add<int>
std::cout << "两个浮点数的和: " << add(1.5, 2.5) << std::endl; // 调用add<double>
return 0;
}- 模板定义：
template <typename T>表示定义一个模板，T是一个占位符，表示任意类型。 - 模板实例化：当调用
add(1, 2)时，编译器会自动推导出T为int，并生成一个具体的add<int>函数。 - 类型推导：编译器会根据传入的参数类型自动推导出模板参数
T的类型。
#include <iostream>
// 定义一个类模板，用于存储两个相同类型的值
template <typename T>
class Pair {
public:
T first;
T second;
Pair(T first, T second) : first(first), second(second) {}
T getSum() {
return first + second;
}
};
int main() {
Pair<int> intPair(1, 2); // 实例化一个Pair<int>对象
std::cout << "整数对的和: " << intPair.getSum() << std::endl;
Pair<double> doublePair(1.5, 2.5); // 实例化一个Pair<double>对象
std::cout << "浮点数对的和: " << doublePair.getSum() << std::endl;
return 0;
}- 类模板定义：
template <typename T>表示定义一个类模板，T是一个占位符，表示任意类型。 - 类模板实例化：
Pair<int>和Pair<double>是类模板的实例化，编译器会根据模板生成具体的类。 - 成员函数：类模板中的成员函数也可以是模板函数，编译器会根据实例化的类型生成具体的成员函数。
模板也可以进行重载，即可以定义多个同名的模板函数或类模板，但它们的模板参数列表必须不同。
#include <iostream>
// 第一个模板函数：计算两个数的和
template <typename T>
T add(T a, T b) {
return a + b;
}
// 第二个模板函数：计算三个数的和
template <typename T>
T add(T a, T b, T c) {
return a + b + c;
}
int main() {
std::cout << "两个整数的和: " << add(1, 2) << std::endl; // 调用第一个add模板函数
std::cout << "三个整数的和: " << add(1, 2, 3) << std::endl; // 调用第二个add模板函数
return 0;
}- 模板重载：虽然两个模板函数的名字相同，但它们的模板参数列表不同（一个是两个参数，一个是三个参数），因此它们是不同的模板函数。
- 调用匹配：编译器会根据调用时传入的参数数量，自动选择最匹配的模板函数。
你还可以将模板函数与非模板函数进行重载。在这种情况下，非模板函数会被优先调用，除非模板函数更匹配。
#include <iostream>
// 非模板函数：计算两个整数的和
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
// 模板函数：计算两个数的和
template <typename T>
T add(T a, T b) {
return a + b;
}
int main() {
std::cout << "两个整数的和: " << add(1, 2) << std::endl; // 调用非模板函数
std::cout << "两个浮点数的和: " << add(1.5, 2.5) << std::endl; // 调用模板函数
return 0;
}- 非模板函数优先：当调用
add(1, 2)时，编译器会优先选择非模板函数，因为非模板函数是更具体的实现。 - 模板函数匹配：当调用
add(1.5, 2.5)时，由于没有非模板函数可以匹配，编译器会选择模板函数。
- 函数重载：通过函数重载，你可以在同一个作用域内定义多个同名函数，但它们的参数列表必须不同。重载函数可以根据传入的参数类型和数量，自动选择最匹配的函数。
- 模板：模板是C++中的一种泛型编程机制，允许你编写与类型无关的代码。通过模板，你可以定义通用的函数或类，然后在实际使用时，编译器会根据传入的类型生成具体的代码。
- 模板与重载的结合：模板和重载可以结合使用，以实现更灵活和高效的代码。模板重载允许你定义多个同名的模板函数或类模板，而非模板函数与模板函数的混合重载则提供了更具体的实现。
文章合集：chongzicbo/ReadWriteThink: 博学而笃志，切问而近思 (github.com)
个人博客：程博仕
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