C++模板之函数模板实例化和具体化

模板声明 template<typename/class T>, typename比class最近后添加到C++标准。

常规模板，具体化模板，非模板函数的优先调用顺序。

非模板函数（普通函数）> 具体化模板函数 > 常规模板

显示具体化：

具体化表示为某一特定的类型重写函数模板，声明的含义是使用独立的，专门的函数定义显示地为特定类型生成函数定义。

为什么要有显示具体化？处理模板函数所不能处理的特殊情况。显式具体化显式具体化也是基于函数模板的，只不过在函数模板的基础上，添加一个专门针对特定类型的、实现方式不同的具体化函数。

显示具体化声明在关键字template后包含<>.

如：

template<> void swap<job>(job &j1, job &j2);

vs2013不支持：

void swap(Any &a, Any &b);
struct job
{
char name[40];
double salary;
int floor;
};
template<> void swap<job>(job &j1, job &j2);
void Show(job &j);
int main(){
using namespace std;
template void swap<job>(job &, job &);
int i = 10, j = 20;
swap(i, j);
return 0;
}
template<typename Any>
void swap(Any &a, Any &b){
Any temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
}
template<> void swap<job>(job &j1, job &j2){
double temp_sal;
temp_sal = j1.salary;
j1.salary = j2.salary;
j2.salary = temp_sal;
}

隐式实例化

在发生函数模板的调用时，不显示给出模板参数而经过参数推演，称之为函数模板的隐式模板实参调用（隐式调用）。如：

template <typename T> void func(T t)
{
      cout<<t<<endl; 
}
 func(5);//隐式模板实参调用

显示实例化：

实例：如函数调用swap(i,j)会导致编译器生成swap()的一个实例，该实例使用 int 类型。

句法：声明所需的种类用<>符号指示类型，并在声明前加上关键字template:

为什么要有显示实例化？事实上，编译器只在要调用函数的时候才使用到函数，如果不使用显示实例化，每次调用函数时，模板都会消耗性能去推导使用的是哪个类型的函数，增加了程序运行时的负担；使用了显示实例化，则在编译时就已经处理了函数选择。

template [函数返回类型] [函数模板名]<实际类型列表>（函数参数列表）

实例化示例：

template void swap<int>(int, int);

注意：试图在同一个文件（或转换单元）中使用同一种类型的显示实例化和显示具体化声明，会出错。

推荐：可以用在函数调用时，直接显示实例化，而不使用显示实例化声明。

　　如：

template <typename T>
T add(T x,T y)
{
      return x+y;      
}
int main()
{
     int i1=2,i2=3;
     add<int>(i1,i2);
     template int add<int>(i1,i2);//尽量用上面一行的写法代替本行
     return 0;    
}

模范代码：

///**********************************************
 /// @file    templetAdd.cc
 /// @author  alex(AlexCthon@qq.com)
 /// @date    2018-06-19 21:42:20
 ///**********************************************/
 
#include <string.h>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
//模板-->类型参数化-->代码生成器
 
//    实例化(模板参数推导)
//函数模板    -->    模板函数
 
 
//< >  模板参数列表
//1、使用class 或者typename设置类型参数
//2、非类型参数、常量表达式（整型数据）
template <class T>
T add(T x,T y)
{
    return x + y;
}
#if 0
template int add<int>(int x,int y)//
{
    cout<<"template 显示实例化"<<endl;
    return x+y;
}
#endif
template<> int add<int>(int x,int y)//等价于template<>int add(int x,int y)
{
    cout<<"template 显示具体化"<<endl;
    return x+y;
}
//模板的特化版本，不能独立用于通用版本
//针对特殊情形,但一定要在通用版本存在时才能用
template<>//把这行注释掉也是可以的，那表明下面的这个方法是重载了模板函数
const char* add(const char*lhs,const char* rhs)
{
    char*tmp = new char[strlen(lhs)+strlen(rhs)+1]();
    strcpy(tmp,lhs);
    strcat(tmp,rhs);
    return tmp;
}
#if 0
//普通函数与函数模板可以重载
//普通函数优先级高于模板函数
int add(int x,int y)//可以重载,因为形参类型不一样
{
    return x + y;
}
#endif
//函数模板与函数模板之间也可以重载
//函数模板的声明
template <typename T>
T add(T x,T y,T z);
 
//c++11的特性
//c++11以前的版本对于函数模板而言，非类型参数不能设置默认值
//非类型参数必须是整形类数据（bool、char、int、long、long long）
template <typename T,int num=10>
int func(T x,T y)
{
    return x*y*num;
}
int main()
{
    int a=3,b=4;
    double c1=1.2,c2=2.3,c3=4.9;
    char ch1='a',ch2=2;
    //template char add<char>(char x,char y);//试图在同一个文件（或转换单元）中使用同一种类型的显示实例化和显示具体化声明，会出错
    func(ch1,ch2);
    const char *p1="hello";
    const char *p2="good";
 
    cout << "int + int = " << add(a,b) << endl;//隐式实例化
    cout << "double + double = " << add<int>(c1,c2) << endl;//显示实例化
    cout << "char + char = " << add(ch1,ch2) << endl;
    cout << "double + double = " << add(c1,c2,c3) << endl;
    cout << "int + int = " << func<double,8>(a,b) << endl;//常量传递的方式
    //cout << "a+d1=" << add(a,c1) << endl;//error，模板参数必须严格一致
  
    cout << add(p1,p2) << endl;
    return 0;
}
//函数模板的实现
template <class T>
T add(T x,T y,T z)
{
    return x +y + z;
}

总结：

隐式实例化指的是：在使用模板之前，编译器不生成模板的声明和定义实例。只有当使用模板时，编译器才根据模板定义生成相应类型的实例。如：int i=0, j=1;swap(i, j); //编译器根据参数i，j的类型隐式地生成swap<int>(int &a, int &b)的函数定义。Array<int> arVal;//编译器根据类型参数隐式地生成Array<int>类声明和类函数定义。

显式实例化：当显式实例化模板时，在使用模板之前，编译器根据显式实例化指定的类型生成模板实例。如前面显示实例化（explicit instantiation）模板函数和模板类。其格式为：template typename function<typename>(argulist);template class classname<typename>;显式实例化只需声明，不需要重新定义。编译器根据模板实现实例声明和实例定义。

显示具体化：对于某些特殊类型，可能不适合模板实现，需要重新定义实现，此时可以使用显示具体化（explicite specialization）。显示实例化需重新定义。格式为：template<> typename function<typename>(argu_list){...};template<> class classname<typename>{...};