🎯 C++ 學習筆記：函數模板（Function Template）

本文是面向 C++ 初學者的函數模板學習筆記，內容包括基本概念、定義與使用、實例化過程、注意事項等，附帶示例代碼，便于理解與復現。

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📌 一、什么是函數模板？

函數模板是一種泛型編程方式，允許你編寫與類型無關的函數代碼。

作用：
寫一個函數模板，可以根據不同數據類型自動生成對應的函數版本。

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🛠? 二、函數模板的語法

template <typename T>
T function_name(T arg1, T arg2) {// ... 操作 T 類型參數
}

• template <typename T>：定義模板參數 T
• T 是類型占位符，用于表示任意數據類型

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?? 三、示例：加法函數模板

#include <iostream>
using namespace std;template <typename T>
T add(T a, T b) {return a + b;
}int main() {cout << add(1, 2) << endl;         // 輸出 3，自動推導為 intcout << add(1.5, 2.3) << endl;     // 輸出 3.8，自動推導為 doublecout << add<string>("Hello, ", "World!") << endl;  // 字符串拼接return 0;
}

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🧠 四、模板函數的實例化

模板函數在使用時才會生成具體代碼，這稱為“實例化”。

int result = add<int>(10, 20);   // 指定類型為 int，生成 add<int>(int, int)

編譯器會根據傳入參數類型自動推導出 T，也可以手動指定。

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?? 五、注意事項

?? 問題	📌 說明
模板不是函數聲明或函數定義嗎？	模板定義本身就是聲明+定義，但不會生成實際函數，直到被實例化。
不支持所有運算符	模板中的操作符必須能作用于實際類型
嵌套模板需注意	早期 C++ 中 >> 會被解析錯誤，C++11 后修復

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🧪 六、示例：最大值模板

template <typename T>
T max_val(T a, T b) {return (a > b) ? a : b;
}int main() {cout << max_val(3, 7) << endl;        // 輸出 7cout << max_val(3.14, 2.18) << endl;  // 輸出 3.14
}

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📚 七、模板的聲明與定義分離

你可以只聲明模板函數，再在別處定義（通常不推薦放在 .cpp 中，因為模板需要被編譯器“看到”實現代碼來實例化）。

// 聲明（在頭文件中）
template <typename T>
T multiply(T a, T b);// 定義（通常也放在頭文件）
template <typename T>
T multiply(T a, T b) {return a * b;
}

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🧩 八、函數模板與函數重載

模板函數可以和普通函數共存，編譯器會優先選擇普通函數，再考慮模板匹配。

int add(int a, int b) {return a + b;
}template <typename T>
T add(T a, T b) {return a + b;
}int main() {cout << add(1, 2) << endl;  // 調用普通函數 add(int, int)
}

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? 九、總結

項目	內容
關鍵詞	template<typename T>
適用場景	類型不確定但功能一致的函數
實例化時機	使用時才實例化
編譯注意	模板定義建議放在頭文件中
易錯點	不能盲目使用操作符，需考慮具體類型支持

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📌 十、推薦練習

• 寫一個 min_val 模板函數
• 寫一個支持任意類型求平方的 square<T>(T x) 模板函數
• 試試模板函數與普通函數共存的情況

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📖 學習模板是理解 C++ 泛型編程的第一步，也是掌握 STL 的基礎。加油 💪！