c++ 模板的具体化与实例化
函数模板是C++新增的一种性质,它允许只定义一次函数的实现,即可使用不同类型的参数来调用该函数。这样做可以减小代码的书写的复杂度,同时也便于修改(注:使用模板函数并不会减少最终可执行程序的大小,因为在调用模板函数时,编译器都根据调用时的参数类型进行了相应实例化)。下面来看看函数模板的使用过程:
struct job
{
char name[20];
int salary;
};
template <class T> //函数模板声明,通用变量类型为T
void swap(T &a, T &b);
void showJob(const job &a);//打印job内容
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
void main(void)
{
int a = 4;
int b = 5;
cout<<"Before swap a = "<<a<<" b="<<b<<endl;
swap(a, b);
cout<<"After swap a = "<<a<<" b="<<b<<endl;
job jobA = {"coder", 10000};
job jobB = {"manager", 1000};
cout<<"Before swap";
showJob(jobA);
showJob(jobB);
cout<<endl;
swap(jobA, jobB);
cout<<"After swap";
showJob(jobA);
showJob(jobB);
cout<<endl;
system("pause");
};
template<class T> //函数模板实现
void swap(T &a, T &b)
{
T temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void showJob(const job &a)
{
cout<<" "<<a.name<<" = "<<a.salary;
}
如果在上述job结构互换过程中只想互换salary,而不换其他成员变量值那么怎么办呢?C++中可以通过以下几种方法来解决这一问题。
1>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。
template<>void swap<job>(job &a, job &b)
{
int salary;
salary = a.salary;
a.salary = b.salary;
b.salary = salary;
}
如上所示,该具体化函数的实现与模板并不一致,编译器解析函数调用时会选择最匹配的函数定义。
2>定义同名常规函数
void swap(job &a, job &b)
{
int salary;
salary = a.salary;
a.salary = b.salary;
b.salary = salary;
}
由于编译器在重载解析时,会选择最匹配函数定义,所以在调用swap(jobA, jobB)时,编译器会选择void swap(job &a, job &b)函数定义,而屏蔽了模板函数。
同时,模板函数也可以重载,其操作与常规函数一致。
template <class T> void swap(T &a, T &b);
template <class T> void swap(T &a, T &b, T &c);
template <typename T> void swap(T &a, T &b)
{
T temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
}
template <typename T> void swap(T &a, T &b, T &c)
{
T temp;
temp = a;
a = b;
b = c;
c = temp;
}
上面主要说的是函数模板的具体化,下面说下模板实例化。
函数模板:
#define MAXNAME 128
struct job
{
char name[MAXNAME]:
int salary;
};
template<class T>
void swap(T &a, T &b )
{
T temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
};
template void swap<int>(int &a, int & b); //显式实例化,只需声明
template<> void swap<job>(job &a, job &b) //显式具体化(上面已经讲过,注意与实例化区分开,必须有定义)
{
int salary:
salary = a.salary:
a.salary = b.salary;
b.salary = salary;
};//explicite specialization.
类模板:
template <class T>
class Arrary
{
private:
T* ar;
int l;
...
};//template class declaration.
template class Array<int>; //explicit instantiation. 显式实例化
template<> class Array<job>
{
private:
job* ar;
int l;
};//expicit specialization. 显式具体化,类定义体可以不同于类模板Array
相应的,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>{...};