C++ 函数模板实例化和具体化

https://blog.csdn.net/qq_30835655/article/details/76850894

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。但是，在代码中包含函数模板本身并不会生成函数定义，它只是一个用于生成函数定义的方案。编译器使用模板为特定类型生成函数定义时，得到的是模板实例（instantiation）。

1 实例化

实例化有两种形式，分别为显式实例化和隐式实例化。模板并非函数定义，实例式函数定义。
1.1 显式实例化（explicit instantiation）

显式实例化意味着可以直接命令编译器创建特定的实例，有两种显式声明的方式。

比如存在这么一个模板函数

template <typename T>
void Swap(T &a, T &b)

第一种方式是声明所需的种类，用<>符号来指示类型，并在声明前加上关键词template，如下：
template void Swap<int>(int &, int &);

第二种方式是直接在程序中使用函数创建，如下：

Swap<int>(a,b);

显式实例化直接使用了具体的函数定义，而不是让程序去自动判断。
1.2 隐式实例化（implicit instantiation）

隐式实例化比较简单，就是最正常的调用，Swap(a,b)，直接导致程序生成一个Swap()的实例，该实例使用的类型即参数a和b的类型，编译器根据参数来定义函数实例。

2 具象化（显式）
思考这么一个问题，当前的Swap模板交换输入的两个对象，可能式基本类型也可能式自定义类。如果有这么一个需求，需要交换自定义类里的某一个属性而不是整个类，那么Swap模板就不可用，因为Swap模板交换的是整个类。
显式具体化将不会使用Swap()模板来生成函数定义，而应使用专门为该特定类型显式定义的函数类型。有两种定义形式，如下，其中job为用户自定义类
template <> void Swap(job &a, job &b)
template <> void Swap<job>(job &a, job &b)
显式具体化在声明后，必须要有具体的实现，这是与显示实例化不同的地方。

3 举例
下面通过一个程序来观察实例化和具体化，加深理解。

/*************************************************************************
       > File Name: array.cpp
       > Author:
       > Mail:
       > Created Time: Sat 05 Aug 2017 01:20:31 AM PDT
     ************************************************************************/

    #include<iostream>
    #include<string>
    using namespace std;

    struct job
    {
        string name;
        int salary;
        job(string _name,int _salary):name(_name),salary(_salary){};
    };

    //template prototype
    template <typename T>
    void Swap(T &a, T &b){
        T temp;
        temp = a;
        a = b;
        b = temp;
    }

    //explict specialization for job 显式具体化
    template <> void Swap(job &a, job &b)
    {
        int temp;
        temp = a.salary;
        a.salary = b.salary;
        b.salary = temp;
    }

    template void Swap<int>(int &, int &);
    int main()
    {
        char a = 'a', b = 'b';
        cout<<"a: "<<a<<" ; b: "<<b<<endl;
        Swap(a,b); //1 implicit template instantiation for char 隐式实例化
        cout<<"a: "<<a<<" ; b: "<<b<<endl;

        int c = 1, d = 2;
        cout<<"c: "<<c<<" ; d: "<<d<<endl;
        Swap(c,d); //2 use explicit template instantiation for int 显式实例化
        cout<<"c: "<<c<<" ; d: "<<d<<endl;

        Swap<int>(c,d); //3 use explict template instantiation for int 显式实例化
        cout<<"c: "<<c<<" ; d: "<<d<<endl;

        job e("lucy",100), f("bob",200);
        cout<<"lucy: "<<e.name<<" "<<e.salary<<" ; bob: "<<f.name<<" "<<f.salary<<endl;
        Swap(e,f); //use explict specialization for job 调用显式具体化
        cout<<"lucy: "<<e.name<<" "<<e.salary<<" ; bob: "<<f.name<<" "<<f.salary<<endl;
    }

输出

➜ cpptest ./a.out
    a: a ; b: b
    a: b ; b: a
    c: 1 ; d: 2
    c: 2 ; d: 1
    c: 1 ; d: 2
    lucy: lucy 100 ; bob: bob 200
    lucy: lucy 200 ; bob: bob 100

备注：隐式实例化和显式实例化和显式具体化统称为具体化，它们的相同在于都用了具体类型的函数定义，而不是通用描述。
---------------------
作者：尹小贱
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/qq_30835655/article/details/76850894
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