[C++] テンプレート関数の書き方や使い方をわかりやすく解説

#include <iostream>
using namespace std;
// テンプレート関数の定義
template <typename T>
T add(T a, T b) {
    return a + b; // 引数の和を返す
}
int main() {
    int intResult = add(3, 4); // 整数の加算
    double doubleResult = add(3.5, 2.5); // 浮動小数点数の加算
    cout << "整数の加算結果: " << intResult << endl; // 結果を出力
    cout << "浮動小数点数の加算結果: " << doubleResult << endl; // 結果を出力
    return 0;
}

整数の加算結果: 7
浮動小数点数の加算結果: 6

template <typename T> // 型パラメータの宣言
T functionName(T arg1, T arg2) { // 引数の型として型パラメータを使用
    // 処理内容
}

#include <iostream>
using namespace std;
// テンプレート関数の定義
template <typename T>
T multiply(T a, T b) { // 引数の型として型パラメータを使用
    return a * b; // 引数の積を返す
}
int main() {
    int intResult = multiply(5, 6); // 整数の乗算
    double doubleResult = multiply(2.5, 4.0); // 浮動小数点数の乗算
    cout << "整数の乗算結果: " << intResult << endl; // 結果を出力
    cout << "浮動小数点数の乗算結果: " << doubleResult << endl; // 結果を出力
    return 0;
}

整数の乗算結果: 30
浮動小数点数の乗算結果: 10

#include <iostream>
using namespace std;
// テンプレート関数の定義
template <typename T>
T subtract(T a, T b) { // 引数の型として型パラメータを使用
    return a - b; // 引数の差を返す
}
int main() {
    int intResult = subtract(10, 4); // 整数の減算
    double doubleResult = subtract(5.5, 2.2); // 浮動小数点数の減算
    cout << "整数の減算結果: " << intResult << endl; // 結果を出力
    cout << "浮動小数点数の減算結果: " << doubleResult << endl; // 結果を出力
    return 0;
}

整数の減算結果: 6
浮動小数点数の減算結果: 3.3

#include <iostream>
using namespace std;
// テンプレート関数の定義
template <typename T>
T findMax(T arr[], int size) { // 配列とサイズを引数に取る
    T max = arr[0]; // 最初の要素を最大値とする
    for (int i = 1; i < size; i++) {
        if (arr[i] > max) {
            max = arr[i]; // 新しい最大値を更新
        }
    }
    return max; // 最大値を返す
}
int main() {
    int intArray[] = {1, 3, 5, 7, 9};
    double doubleArray[] = {2.5, 3.1, 4.7, 1.2};
    cout << "整数配列の最大値: " << findMax(intArray, 5) << endl; // 整数配列の最大値を出力
    cout << "浮動小数点数配列の最大値: " << findMax(doubleArray, 4) << endl; // 浮動小数点数配列の最大値を出力
    return 0;
}

整数配列の最大値: 9
浮動小数点数配列の最大値: 4.7

#include <iostream>
using namespace std;
// テンプレート関数の定義
template <typename T>
void swapValues(T &a, T &b) { // 引数は参照で受け取る
    T temp = a; // 一時変数に値を保存
    a = b; // bの値をaに代入
    b = temp; // 一時変数の値をbに代入
}
int main() {
    int x = 10, y = 20;
    double p = 1.5, q = 2.5;
    swapValues(x, y); // 整数の交換
    swapValues(p, q); // 浮動小数点数の交換
    cout << "交換後の整数: x = " << x << ", y = " << y << endl; // 結果を出力
    cout << "交換後の浮動小数点数: p = " << p << ", q = " << q << endl; // 結果を出力
    return 0;
}

交換後の整数: x = 20, y = 10
交換後の浮動小数点数: p = 2.5, q = 1.5

#include <iostream>
using namespace std;
// テンプレート関数の定義
template <typename T>
T dotProduct(T vec1[], T vec2[], int size) { // 2つのベクトルとサイズを引数に取る
    T result = 0; // 内積の初期値
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        result += vec1[i] * vec2[i]; // 内積を計算
    }
    return result; // 内積を返す
}
int main() {
    int vec1[] = {1, 2, 3};
    int vec2[] = {4, 5, 6};
    cout << "整数ベクトルの内積: " << dotProduct(vec1, vec2, 3) << endl; // 内積を出力
    return 0;
}

整数ベクトルの内積: 32

#include <iostream>
using namespace std;
template <typename T>
T add(T a, T b) {
    return a + b; // '+'演算子が定義されていない型ではエラー
}

enum class Color {
    Red,
    Green,
    Blue
};

int main() {
    add<string>(Color::Red, Color::Blue); // これはコンパイルエラーになる
    return 0;
}

#include <iostream>
using namespace std;
// テンプレート関数の定義
template <typename T>
T add(T a, T b) {
    return a + b; // デフォルトの加算
}
// int型に対する特化
template <>
int add<int>(int a, int b) {
    cout << "int型の加算を実行" << endl;
    return a + b; // int型の特化
}
int main() {
    cout << add(3, 4) << endl; // int型の特化が呼ばれる
    cout << add(3.5, 2.5) << endl; // デフォルトの加算が呼ばれる
    return 0;
}

int型の加算を実行
7
6

#include <iostream>
using namespace std;
// テンプレート関数の定義
template <typename T>
T multiply(T a, T b) {
    return a * b; // デフォルトの乗算
}
// double型に対する特化
template <>
double multiply<double>(double a, double b) {
    cout << "double型の乗算を実行" << endl;
    return a * b; // double型の特化
}
int main() {
    cout << multiply(3, 4) << endl; // int型のデフォルトが呼ばれる
    cout << multiply(3.5, 2.5) << endl; // double型の特化が呼ばれる
    return 0;
}

12
double型の乗算を実行
8.75

#include <iostream>
using namespace std;
// テンプレートメタプログラミングによるフィボナッチ数の計算
template <int N>
struct Fibonacci {
    static const int value = Fibonacci<N - 1>::value + Fibonacci<N - 2>::value; // 再帰的に計算
};
template <>
struct Fibonacci<0> {
    static const int value = 0; // 基底ケース
};
template <>
struct Fibonacci<1> {
    static const int value = 1; // 基底ケース
};
int main() {
    cout << "Fibonacci(10): " << Fibonacci<10>::value << endl; // 10番目のフィボナッチ数を出力
    return 0;
}

Fibonacci(10): 55

#include <iostream>
using namespace std;
// 可変引数テンプレートの定義
template <typename T>
T sum(T value) { // 基底ケース
    return value; // 1つの引数の場合
}
template <typename T, typename... Args>
T sum(T value, Args... args) { // 可変引数を受け取る
    return value + sum(args...); // 再帰的に合計を計算
}
int main() {
    cout << "合計: " << sum(1, 2, 3, 4, 5) << endl; // 任意の数の引数の合計を出力
    return 0;
}

合計: 15

#include <iostream>
#include <type_traits> // 型トレイトを使用するためのヘッダ
using namespace std;
// テンプレート関数の定義
template <typename T>
void checkType(T value) {
    if (is_integral<T>::value) { // 整数型かどうかを判定
        cout << "整数型です。" << endl;
    } else {
        cout << "整数型ではありません。" << endl;
    }
}
int main() {
    checkType(10); // 整数型のチェック
    checkType(3.14); // 浮動小数点数型のチェック
    return 0;
}

整数型です。
整数型ではありません。