09 函数模板⚓︎

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函数模板⚓︎

无论是前面讲到的类模板，还是接下来要讲的函数模板（template function），它们都是 C++ 泛型（generic）编程的重要形式，都是将数据类型进行参数化。函数模板是一种泛型函数（generic function）。

虽然我们前面提到的函数重载（function overloading）也能实现一个函数的多种版本，但是编写起来有些麻烦（复制粘贴 + 修改类型 + 有时还得稍微转化一下）。而函数模板不仅能够实现这个功能，还不用重复写那么多遍的代码，只要一个模板即可。下面是一个简单的函数模板，与类模板相似：

template <typename Type>
Type myMin(Type a, Type b)
{
    return a < b ? a : b;
}

其中第一行可以设置默认参数类型：

template <typename Type=int>

调用模板函数时，我们既可以显式指出需要传递的参数类型，比如：

cout << myMin<int>(3, 4) << endl;

也可以隐式调用，让编译器自行推断，比如：

template <typename T, typename U>
auto smarterMyMin(T a, U b)
{
    return a < b ? a : b;
}

// in the main() function
cout << smarterMyMin<int>(3.2, 4) << endl;

和类模板相似，直到被使用前，函数模板不会被编译，编译器会根据实例化后（调用时）的参数类型来决定生成什么样的函数模板的具体版本，编译后生成的代码就像我们平时写的一般函数。这样代码的运行效率会有所提高。

约束和概念⚓︎

在 C++ 20 及以上的版本中，我们可以限制类模板、函数模板，以及类模板的非模板成员函数的可接受的类型，这样的限制被称为约束（constraints），这些约束的名称集合被称为概念（concept）。

// Concept
template<typename T>
concept Addable = requires (T a, T b)
{
    a + b;
};

// Constainted template function
// template<typename T> requires Addable<T>
// T add(T a, T b) { return a + b; }

// A shorthand
template <Addable T> T add(T a, T b){ return a + b; }

还没完全理解，待补充

模板元编程⚓︎

通常，代码在运行期间（runtime）内运行；而在模板元编程中，代码能够在编译期间（compile time）运行一次，这样能够提升代码运行的性能和效率。下面是模板元编程的一个：

template<unsigned n>
struct Factorial
{
    enum { value = n * Factorial<n - 1>::value };
};

template<>
struct Factorial<0>
{
    enum { value = 1 };
};

std::cout << Factorial<10>::value << endl;

constexpr⚓︎

另外一种能让 C++ 在编译期间运行代码的方法是使用关键词 constexpr 来指明一个常量表达式。

常量表达式必须立即进行初始化，且在编译期间运行
传入常量表达式内的蚕食也应该是常量或者常量表达式
变量可悲声明为 constexpr

相比第一种方法，constexpr 的模板元编程更加可读，还是接着之前的例子进行修改：

constexpr double fib(int n)
{
    if (n == 1) return 1;
    return fib(n - 1) * n;
}

int main()
{
    const long long bigval = fib(20);
    std::cout << bigval << std::endl;
}

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