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C++如何定义函数模板实现通用算法

P粉602998670

发布： 2025-09-07 09:40:02

原创

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函数模板是C++泛型编程的基石，通过类型参数化实现通用算法。使用template<typename T>定义，可编写适用于多种类型的函数，如myMax、printPair、printArray和bubbleSort，编译器根据调用时的实际类型自动实例化具体函数，提升代码复用性与灵活性。

c++如何定义函数模板实现通用算法

在C++中，要实现通用算法，函数模板是那个不可或缺的基石。它允许我们编写一份通用的函数代码，这份代码可以处理各种不同的数据类型，而无需为每一种类型都重新写一遍。简单来说，就是通过类型参数化，让你的函数变得“聪明”起来，能适应不同的输入类型，从而实现真正意义上的泛型编程。

函数模板的核心思想，其实就是把类型当作参数来传递。你想想看，我们平时写函数，参数是值；现在，我们让参数可以是“类型”。这样一来，比如你要写一个比较两个数大小的函数，传统做法可能要写

max(int, int)

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，

max(double, double)

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，甚至

max(std::string, std::string)

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。但有了函数模板，你只需要写一个

max<T>(T a, T b)

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，编译器就能根据你传入的实际类型，自动生成对应的具体函数。

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定义一个函数模板，语法上非常直观：

template <typename T>

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或者

template <class T>

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，这两种写法是等价的，

typename

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更推荐，因为它明确表示

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是一个类型。

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm> // for std::sort

// 示例1: 最简单的通用max函数
template <typename T>
T myMax(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

// 示例2: 带有多个类型参数的函数模板
template <typename T1, typename T2>
void printPair(T1 val1, T2 val2) {
    std::cout << "Pair: " << val1 << ", " << val2 << std::endl;
}

// 示例3: 非类型模板参数，比如用于固定大小数组
// 这种用法在C++11/14之前比较常见，现在通常用std::array
template <typename T, int N>
void printArray(const T (&arr)[N]) { // 注意这里引用数组的写法
    std::cout << "Array elements (" << N << "): ";
    for (int i = 0; i < N; ++i) {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

// 示例4: 一个简单的通用排序函数 (虽然实际中会用std::sort)
template <typename T>
void bubbleSort(std::vector<T>& vec) {
    for (size_t i = 0; i < vec.size(); ++i) {
        for (size_t j = 0; j < vec.size() - 1 - i; ++j) {
            if (vec[j] > vec[j+1]) {
                T temp = vec[j];
                vec[j] = vec[j+1];
                vec[j+1] = temp;
            }
        }
    }
}

int main() {
    std::cout << "Max of int: " << myMax(5, 10) << std::endl;
    std::cout << "Max of double: " << myMax(3.14, 2.71) << std::endl;
    std::cout << "Max of string: " << myMax(std::string("world"), std::string("hello")) << std::endl;

    printPair(10, "C++");
    printPair(3.14, true);

    int intArray[] = {1, 5, 2, 8};
    printArray(intArray);

    std::vector<int> intVec = {5, 2, 9, 1, 7};
    std::cout << "Original vector: ";
    for (int x : intVec) std::cout << x << " ";
    std::cout << std::endl;
    bubbleSort(intVec);
    std::cout << "Sorted vector: ";
    for (int x : intVec) std::cout << x << " ";
    std::cout << std::endl;

    std::vector<std::string> strVec = {"banana", "apple", "cherry"};
    std::cout << "Original string vector: ";
    for (const std::string& s : strVec) std::cout << s << " ";
    std::cout << std::

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