C++ 函数模板 实例化和具体化

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。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
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 &);

第二种方式是直接在程序中使用函数创建，如下：

Swap(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 &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
#include
using namespace std;

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

//template prototype
template 
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 main()
{
    char a = 'a', b = 'b';
    cout<<"a: "<(c,d);  //3 use explict template instantiation for int 显式实例化
    cout<<"c: "<

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。