面试题：C++函数重载与模板函数的关系及应用场景

联系

目的相似：函数重载和模板函数都旨在提供一种机制，使程序能够以不同的方式处理不同类型或不同数量的参数，从而增强代码的复用性和灵活性。

区别

定义方式
- 函数重载：通过定义多个同名函数，但参数列表（参数个数、类型或顺序）不同来实现。
- 模板函数：使用模板参数来生成一系列函数，这些函数的参数类型和返回类型由模板参数决定。
编译机制
- 函数重载：编译器在编译时根据函数调用的实参类型和个数，从多个同名函数中选择最合适的函数进行调用。
- 模板函数：编译器在编译时根据调用模板函数的实参类型，实例化出具体的函数版本。
代码生成
- 函数重载：每个重载函数都是独立的代码实体，在编译后会生成不同的机器码。
- 模板函数：根据实际使用的类型实例化出对应的函数版本，只有在调用时才会生成具体的代码。如果不同调用使用相同类型，生成的代码是共享的。

优先使用场景

优先使用函数重载的场景
- 参数类型已知且有限：当需要处理的参数类型是已知的，并且数量相对较少时，函数重载是一个很好的选择。例如，一个计算两个数之和的函数，可能需要处理整数和浮点数两种类型：

#include <iostream>
// 重载函数，处理整数
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
// 重载函数，处理浮点数
float add(float a, float b) {
    return a + b;
}
int main() {
    std::cout << "整数相加: " << add(3, 5) << std::endl;
    std::cout << "浮点数相加: " << add(3.5f, 5.5f) << std::endl;
    return 0;
}

优先使用模板函数的场景
- 参数类型未知或多样：当需要处理的参数类型不确定，或者希望代码能够适应多种类型时，模板函数更为合适。例如，实现一个交换两个变量值的函数：

#include <iostream>
// 模板函数
template <typename T>
void swap(T& a, T& b) {
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
int main() {
    int num1 = 10, num2 = 20;
    swap(num1, num2);
    std::cout << "交换后的整数: num1 = " << num1 << ", num2 = " << num2 << std::endl;
    float float1 = 3.5f, float2 = 5.5f;
    swap(float1, float2);
    std::cout << "交换后的浮点数: float1 = " << float1 << ", float2 = " << float2 << std::endl;
    return 0;
}

在这个例子中，模板函数swap可以处理任意类型的变量交换，而不需要为每种类型都编写一个独立的函数。

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