函数重载和函数模板

函数的重载

在编程时，有时我们要实现的是同一类的功能，只是有些细节不同。例如希望从3个数中找出其中的最大者，而每次求最大数时数据的类型不同，可能是3个整数、3个双精度数或3个长整数。程序设计者往往会分别设计出3个不同名的函数，其函数原型为：

int max1(int a，int b, int c);              //求3个整数中的最大者double max2(double a，double b，double c);  //求3个双精度数中最大者long  max3(long a，long b，long c);      //求3个长整数中的最大者

C++允许用同一函数名定义多个函数，这些函数的参数个数和参数类型不同。这就是函数的重载(function overloading)。即对一个函数名重新赋予它新的含义，使一个函数名可以多用。

对上面求最大数的问题可以编写如下的C++程序。

例4.5 求3个数中最大的数（分别考虑整数、双精度数、长整数的情况）。#include <iostream>using namespace std;int main( ){   int max(int a,intb,int c);                //函数声明    double max(doublea,double b,double c);    //函数声明    long max(long a,longb,long c);            //函数声明    int i1,i2,i3,i;                              cin>>i1>>i2>>i3;                         //输入3个整数    i=max(i1,i2,i3);                         //求3个整数中的最大者    cout<<″i_max=″<<i<<endl;    doubled1,d2,d3,d;       cin>>d1>>d2>>d3;                       //输入3个双精度数    d=max(d1,d2,d3);                       //求3个双精度数中的最大者    cout<<″d_max=″<<d<<endl;    long g1,g2,g3,g;cin>>g1>>g2>>g3;                         //输入3个长整数   g=max(g1,g2,g3);                         //求3个长整数中的最大者    cout<<″g_max=″<<g<<endl;} int max(int a,int b,int c)                //定义求3个整数中的最大者的函数{  if(b>a) a=b;   if(c>a) a=c;   return a;} double max(double a,double b,double c)   //定义求3个双精度数中的最大者的函数{  if(b>a) a=b;   if(c>a) a=c;   return a;} long max(long a,long b,long c)           //定义求3个长整数中的最大者的函数{  if(b>a) a=b;   if(c>a) a=c;   return a;}

运行情况如下：185   -76   567↙             (输入3个整数)56.87  90.23  -3214.78↙        (输入3个实数)67854  -912456  673456↙        (输入3个长整数)i_max=567                     （输出3个整数的最大值）d_max=90.23                   （输出3个双精度数的最大值）g_max=673456                  （输出3个长整数的最大值）

上例3个max函数的函数体是相同的，其实重载函数并不要求函数体相同。重载函数除了允许参数类型不同以外，还允许参数的个数不同。

例4.6 编写一个程序，用来求两个整数或3个整数中的最大数。如果输入两个整数，程序就输出这两个整数中的最大数，如果输入3个整数，程序就输出这3个整数中的最大数。#include <iostream>using namespace std;int main( ){  int max(int a,int b,intc);              //函数声明   int max(int a,intb);                    //函数声明   int a=8,b=-12,c=27;   cout<<″max(a,b,c)=″<<max(a,b,c)<<endl; //输出3个整数中的最大者   cout<<″max(a,b)=″<<max(a,b)<<endl; //输出两个整数中的最大者} int max(int a,int b,int c)         //此max函数的作用是求3个整数中的最大者{  if(b>a) a=b;   if(c>a) a=c;   return a;} int max(int a,int b)               //此max函数的作用是求两个整数中的最大者{  if(a>b) return a;   else return b;}运行情况如下：max(a,b,c)=27max(a,b)=8

两次调用max函数的参数个数不同，系统就根据参数的个数找到与之匹配的函数并调用它。

参数的个数和类型可以都不同。但不能只有函数的类型不同而参数的个数和类型相同。例如：

int f(int);             //函数返回值为整型long f(int);            //函数返回值为长整型void f(int);            //函数无返回值

在函数调用时都是同一形式，如“f(10)”。编译系统无法判别应该调用哪一个函数。重载函数的参数个数、参数类型或参数顺序3者中必须至少有一种不同，函数返回值类型可以相同也可以不同。

在使用重载函数时，同名函数的功能应当相同或相近，不要用同一函数名去实现完全不相干的功能，虽然程序也能运行，但可读性不好，使人莫名其妙。

函数模板

C++提供了函数模板(function template)。所谓函数模板，实际上是建立一个通用函数，其函数类型和形参类型不具体指定，用一个虚拟的类型来代表。这个通用函数就称为函数模板。凡是函数体相同的函数都可以用这个模板来代替，不必定义多个函数，只需在模板中定义一次即可。在调用函数时系统会根据实参的类型来取代模板中的虚拟类型，从而实现了不同函数的功能。看下面的例子就清楚了。

例4.7 将例4.6程序改为通过函数模板来实现。#include <iostream>using namespace std;template<typename T>       //模板声明，其中T为类型参数T max(T a,T b,T c)         //定义一个通用函数，用T作虚拟的类型名{  if(b>a) a=b;   if(c>a) a=c;   return a;} int main( ){  inti1=185,i2=-76,i3=567,i;   doubled1=56.87,d2=90.23,d3=-3214.78,d;   longg1=67854,g2=-912456,g3=673456,g;   i=max(i1,i2,i3);          //调用模板函数，此时T被int取代   d=max(d1,d2,d3);          //调用模板函数，此时T被double取代   g=max(g1,g2,g3);          //调用模板函数，此时T被long取代   cout<<″i_max=″<<i<<endl;  cout<<″f_max=″<<f<<endl;  cout<<″g_max=″<<g<<endl;  return 0;}

运行结果与例4.5相同。为了节省篇幅，数据不用cin语句输入，而在变量定义时初始化。

程序第3~8行是定义模板。定义函数模板的一般形式为

template < typename T> 或  template <class T>

通用函数定义                          

在建立函数模板时，只要将例4.5程序中定义的第一个函数首部的int改为T即可。即用虚拟的类型名T代替具体的数据类型。在对程序进行编译时，遇到第13行调用函数max(i1,i2,i3)，编译系统会将函数名max与模板max相匹配，将实参的类型取代了函数模板中的虚拟类型T。此时相当于已定义了一个函数：

int max(int a,int b,int c){  if(b>a) a=b;    if(c>a) a=c;    return a;}

然后调用它。后面两行(14,15行)的情况类似。

类型参数可以不只一个，可以根据需要确定个数。如

template <class T1,typename T2>

可以看到，用函数模板比函数重载更方便，程序更简洁。但应注意它只适用于函数的参数个数相同而类型不同，且函数体相同的情况，如果参数的个数不同，则不能用函数模板。