C++ 函數模板詳解：泛型程式設計核心技術

模板與泛型程式設計

C++ 模板是泛型程式設計的基石。與物件導向在執行期決定型別不同，泛型程式設計在編譯期即確定型別，實現零開銷抽象。

函數模板關鍵要素

• 模板參數列表：每個參數前需加 typename 或 class，推薦使用 typename 語意更明確
• 非型別模板參數：僅限整數型別、指標、引用；整數必須為常數表達式，指標/引用需指向靜態儲存期物件
• 型別獨立性：模板函數應保證型別獨立與可移植性，優先使用 STL 演算法

實戰範例：通用比較函數

/* 
 * cppprimer.cpp - 函數模板範例
 * Created on: 2013.11.21
 * Author: Caroline 
 * eclipse cdt, gcc 4.8.1
 */
#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>  // less<>
#include <cstring>     // strcmp

// 通用版本：使用 std::less 避免指標地址比較問題
template <typename T>
int compare(const T &v1, const T &v2) {
    if (std::less<T>()(v1, v2)) return -1;
    if (std::less<T>()(v2, v1)) return 1;
    return 0;
}

// 字串字面值專用版本：非型別模板參數 N, M 推導陣列大小
template<unsigned N, unsigned M>
int compare(const char (&p1)[N], const char (&p2)[M]) {
    std::cout << "N = " << N << " M = " << M << std::endl;
    return std::strcmp(p1, p2);  // 正確比較字串內容
}

int main(void) {
    std::cout << compare(1, 0) << std::endl;           // int 比較
    std::vector<int> v1{1, 2, 3}, v2{4, 5, 6};
    std::cout << compare(v1, v2) << std::endl;          // vector 比較
    std::cout << compare("girl", "lad") << std::endl;   // 字串字面值比較
    int a[] = {1, 2, 3, 4}, b[] = {1, 3, 4, 5};
    std::cout << compare(a, b) << std::endl;            // 陣列退化為指標，呼叫通用版本
    return 0;
}

進階技巧

針對特定型別（如 C 風格字串）提供特化版本，可避免通用模板的不當行為（如指標比較而非內容比較）。善用 std::less 等函數物件提升泛用性與安全性。