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  • 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: 

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

    vs2013不支持: 

    1. void swap(Any &a, Any &b);  
    2.   
    3. struct job  
    4. {  
    5.     char name[40];  
    6.     double salary;  
    7.     int floor;  
    8. };  
    9.   
    10. template<> void swap<job>(job &j1, job &j2);  
    11.   
    12. void Show(job &j);  
    13.   
    14. int main(){  
    15.     using namespace std;  
    16.   
    17.     template void swap<job>(job &, job &);  
    18.   
    19.     int i = 10, j = 20;  
    20.       
    21.     swap(i, j);  
    22.   
    23.   
    24.     return 0;  
    25. }  
    26.   
    27.   
    28. template<typename Any>  
    29. void swap(Any &a, Any &b){  
    30.     Any temp;  
    31.     temp = a;  
    32.     a = b;  
    33.     b = temp;  
    34. }  
    35.   
    36. template<> void swap<job>(job &j1, job &j2){  
    37.     double temp_sal;  
    38.     temp_sal = j1.salary;  
    39.     j1.salary = j2.salary;  
    40.     j2.salary = temp_sal;  
    41. }  

    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。

    1. 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:

      1. 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>{...};

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