童话故事 --- 类模板与函数模板的实例化

摘要：函数模板的实例化，类模板的实例化，类模板和函数模板的实例化的比较

高飞狗：

Hi，黛丝！好久不见，最近可好?

黛丝：

你就别提了，烦得要死！

高飞狗：

有什么烦心事，跟我说说，看我能不帮你排忧解难?

黛丝：

历经千辛万苦，1个月内学习强国已经突破1000点大关。

高飞狗：

进步神速呀！

黛丝：

跟自己比，进步神速；可是跟别人比，落后得更神速！你说奇怪不奇怪?

高飞狗：

真够奇真够怪的！

黛丝：

高飞，你不会没事闲得无聊专程来听我诉苦的吧?

我知道你无事不登八宝殿，有什么事你就直说。

高飞狗：

还是黛姐姐您最善解人意哪！

我最近学习也变得非常刻苦，正在研究函数模板和类模板，什么显示explicit实例化，什么隐式implicit实例化，越学越晕，您能给讲解讲解吗?

黛丝：

你什么时候也变得勤奋好学起来了?

看你态度这么真诚，我就把我知道的都抖落给你吧。

黛丝：

先说函数模板的实例化。

函数模板实例化的方法有两种：隐式实例化和显式(明确)实例化。

 

隐式实例化：应用程序调用了一个既未声明又未定义的函数。编译器就到函数模板库中查找同名函数模板，根据被调用函数的入口参数和返回值，确定相匹配的函数模板，并生成一个函数实例。隐式的意思就是应用程序未明确声明或定义函数实例。

 

显式(明确)实例化：应用程序明确声明并定义了一个函数模板的实例，如下表所示。

                             

// 定义一个函数模板，返回两个数的小者   

template     <typename T>   

T min(const T     & a, const T & b)

{

  return (a < b) ? a : b;   

}   

显式(明确)实例化

template int     min <int> (const int & a, const int & b);   

编译器遇到显式(明确)实例化语句，立即产生一个相应的函数实例   

 

                                     

函数模板显式(明确)实例化的写法
正确写法	尖括号部分是关键，C++ Primer V6书中的如下写法是正确的：    template int     min <int> (const int & a,     const int & b);
错误写法	C++ Primer V5书中的如下写法是错误的： template int     min (const int & a, const int & b);

 

                                     

函数模板显式(明确)实例化后的调用方法
正确写法	尖括号部分是关键： int c = min <int> (a, b);
错误写法	没有尖括号部分是错误的    int c = min (a,     b);

 

                                     

取得显式(明确)实例化函数的地址或指针
正确写法	尖括号部分是关键，函数名称就是函数地址。函数实例的名称必须包括类型信息 auto fp = min     <int>; 或者auto fp = &min <int>;
错误写法	没有尖括号部分是错误的 auto fp =     min; 或者auto fp = &min;

函数实例的定义和声明

                                     

函数实例的定义和声明方法
定义写法	template int     min <int> (const int & a,     const int & b);
声明写法	关键字extern 表示声明而非定义    extern     template int min <int> (const int & a, const int     & b);

 

编译器见到函数实例的定义，就产生一个函数实例。

编译器见到函数实例的声明，就知道了调用这个函数实例的方式，也知道这个函数已在其它地方被定义，不必产生再一个函数实例。

 

再来说类模板的实例化。

类模板只有显式(明确)实例化，无法隐式实例化。比较简单，不再累述。

把类模板和函数模板的实例化做个对比，如下图所示：

                                                                     

                                                                                                                                   

情形	编译器行为
隐式实例化函数模板	一定将实例代码链接进入可执行程序中，因为函数实例肯定被调用了。
显式实例化函数模板，但未被应用程序调用	实例代码不会被链接进入可执行程序中。因为未被调用，将其链接进入可执行程序中没有用。 就如同我们定义了一个普通函数，但未被任何其它函数调用，其代码不会被链接进入可执行程序中。
显式实例化函数模板，且被应用程序调用	一定将实例代码链接进入可执行程序中
实例化类模板，但应用程序未定义相应的对象	实例代码不会被链接进入可执行程序中。因为未定义相应的对象，将其链接进入可执行程序中没有用。     就如同我们定义了一个普通类，但未定义相应的对象，其代码不会被链接进可执行程序中。
实例化类模板，且应用程序定义了相应的对象	一定将实例代码链接进入可执行程序中

 

另外，要重点提醒的是，尤其是在MCU上开发C++应用的朋友要注意：若类的对象是局部对象或全局对象，其生命周期贯穿整个应用程序，且其构造函数在main()函数之前被调用执行，所以这些对象的构造函数不可做太多工作。

高飞：

亲爱的，你讲得太清楚了，读书效率太低下，读你以分钟胜读十年书！

黛丝：

好你个油嘴滑舌！你说要给我排忧解难的，折腾半天，谁给谁排除万难了?