摘要：本文介紹函數模板的概念、用途以及如何創建函數模板和函數模板的使用方 法......
在創建完成抽象操作的函數時，如：拷貝，反轉和排序，你必須定義多個版 本以便能處理每一種數據類型。以 max() 函數為例，它返回兩個參數中的較大者：
double max(double first, double second);
complex max(complex first, complex second);
date max(date first, date second);
//..該函數的 其它版本
盡管這個函數針對不同的數據類型其實現都是一樣的，但程序員必須為 每一種數據類型定義一個單獨的版本：
double max(double first, double second)
{
return first>second? first : second;
}
complex max(complex first, complex second)
{
return first>second? first : second;
}
date max(date first, date second)
{
return first>second? first : second;
}
這樣不但重復 勞動，容易出錯，而且還帶來很大的維護和調試工作量。更糟的是，即使你在程序中不使用 某個版本，其代碼仍然增加可執行文件的大小，大多數編譯器將不會從可執行文件中刪除未 引用的函數。
用普通函數來實現抽象操作會迫使你定義多個函數實例，從而招致不小 的維護工作和調試開銷。解決辦法是使用函數模板代替普通函數。
使用函數模板
函數模板解決了上述所有的問題。類型無關並且只在需要時自動實例化。本文下面將 展示如何定義函數模板以便抽象通用操作，示范其使用方法並討論優化技術。
第一步 ：定義
函數模板的聲明是在關鍵字 template 後跟隨一個或多個模板在尖括弧內的參 數和原型。與普通函數相對，它通常是在一個轉換單元裡聲明，而在另一個單元中定義，你 可以在某個頭文件中定義模板。例如：
// file max.h
#ifndef MAX_INCLUDED
#define MAX_INCLUDED
template <class T> T max(T t1, T t2)
{
return (t1 > t2) ? t1 : t2;
}
#endif
<class T> 定義 T 作為模板參數，或者是占位符，當實例化 max()時，它將替代具體的數據類型。max 是函數名，t1和t2是其參數，返回值的類型為 T。 你可以像使用普通的函數那樣使用這個 max()。編譯器按照所使用的數據類型自動產生相應 的模板特化，或者說是實例：
int n=10,m=16;
int highest = max(n,m); // 產生 int 版本
std::complex<double> c1, c2;
//.. 給 c1,c2 賦值
std::complex<double> higher=max(c1,c2); // complex 版本
第二 步：改進設計
上述的 max() 的實現還有些土氣——參數t1和t2是用值來 傳遞的。對於像 int，float 這樣的內建數據類型來說不是什麼問題。但是，對於像 std::complex 和 std::sting這樣的用戶定義的數據類型來說，通過引用來傳遞參數會更有 效。此外，因為 max() 會認為其參數是不會被改變的，我們應該將 t1和t2聲明為 const （ 常量）。下面是 max() 的改進版本：
template <class T> T max(const T& t1, const T& t2)
{
return (t1 > t2) ? t1 : t2;
}
額外的性能問題
很幸運，標准模板庫或 STL 已經在 <algorithm> 裡定義了一個叫 std::max()的算法。因此，你不必重新發明。讓我們考 慮更加現實的例子，即字節排序。眾所周知，TCP/IP 協議在傳輸多字節值時，要求使用 big endian 字節次序。因此，big endian 字節次序也被稱為網絡字節次序（network byte order）。如果目的主機使用 little endian 次序，必須將所有過來的所字節值轉換成 little endian 次序。同樣，在通過 TCP/IP 傳輸多字節值之前，主機必須將它們轉換成網 絡字節次序。你的 socket 庫聲明四個函數，它們負責主機字節次序和網絡字節次序之間的 轉換：
unsigned int htonl (unsigned int hostlong);
unsigned short htons (unsigned short hostshort);
unsigned int ntohl (unsigned int netlong);
unsigned short ntohs (unsigned short netshort);
這些函數 實現相同的操作：反轉多字節值的字節。其唯一的差別是方向性以及參數的大小。非常適合 模板化。使用一個模板函數來替代這四個函數，我們可以定義一個聰明的模板，它會處理所 有這四種情況以及更多種情形：
template <class T> T byte_reverse(T val);
為了確定 T 實際的類型，我們使用 sizeof 操作符。此外，我們還使用 STL 的 std::reverse 算法來反轉值的字節：
template <class T> T byte_reverse(T val)
{
// 將 val 作為字節流
unsigned char *p=reinterpret_cast<unsigned char*> (&val);
std::reverse(p, p+sizeof(val));
return val;
}
使用方法
byte_reverse () 模板處理完全適用於所有情況。而且，它還可以不必修改任何代碼而靈活地應用到其它原 本（例如：64 位和128位）不支持的類型：
int main()
{
int n=1;
short k=1;
__int64 j=2, i;
int m=byte_reverse (n);// reverse int
int z=byte_reverse(k);// reverse short
k=byte_reverse(k); // un-reverse k
i=byte_reverse(j); // reverse __int64
}
注：模板使用不當會影響.exe 文件的大小，也就是常見的代碼浮 腫問題。
作者簡介
Danny Kalev 是一名通過認證的系統分析師，專攻 C++ 和 形式語言理論的軟件工程師。1997 年到 2000 年期間，他是 C++ 標准委員會成員。最近他 以優異成績完成了他在普通語言學研究方面的碩士論文。 業余時間他喜歡聽古典音樂，閱讀 維多利亞時期的文學作品，研究 Hittite、Basque 和 Irish Gaelic 這樣的自然語言。其它 興趣包括考古和地理。Danny 時常到一些 C++ 論壇並定期為不同的 C++ 網站和雜志撰寫文 章。他還在教育機構講授程序設計語言和應用語言課程。
