函数模板和关键字decltype用法的注记

【以下代码均在VS2015环境下调试】

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1.

对于一个函数模板，其返回两个变量之和

template
T f(T& a, T&b)
{
return a + b;
}

另外再次定义一个“显式专用化”(explicit specialization)作为函数f的一个例外，其语法格式如下

template<>  type  f    (argument_list)

其中f之后的是可选的，也就是说可以写为一下形式

template<> type  f   (argument_list)

例如返回两个参数的差，可以有

template<>double f(double&a, double&b)
{
	return a - b;
}

或者

template<>double f(double&a, double&b)
{
	return a - b;
}

特别注意以下是 错误的

template<>T f(double&a, double&b)
{
	return a - b;
}

不能指定一个明确类型(double)后还使用模板类型T。
接下来在主函数定义int和double两个类型变量

void main()
{
	using std::cout;
	using std::endl;
	int a = 1, b = 2;
	double c = 2.25, d = 3.25;
	cout << f(a, b) << endl;
	cout << f(c, d) << endl;
}

其输出结果是，f(a,b)=3,，f(c,d)=-1。可见当两个参数是int（或者其他不是double的变量都将调用模板），而遇到两个double变量c、d时将调用显式专用化函数返回二者之差。

然而，如果返回类型不是空void时候，可以使用auto+decltype（C++11支持）关键字来指定返回类型(尾随返回类型)

template<> auto f(double&a, double&b)->decltype(a+b)
{
	return a - b;
}

也就是说它返回a+b的类型。也就是延迟指定返回类型（trailing return type）

template
T f(T& a, T&b)
{
	return a + b;
}
template<> auto f(double&a, double&b)->decltype(a+b)
{
	return a - b;
}

但是注意，两个函数 不能同时声明auto+decltype

template
auto f(T& a, T&b)->decltype(a + b)
{
	return a + b;
}
template<> auto f(double&a, double&b)->decltype(a+b)
{
	return a - b;
}

或者

template
auto f(T& a, T&b)->decltype(a + b)
{
	return a + b;
}
template<> double f(double&a, double&b)
{
	return a - b;
}

均提示

C2912 显式专用化；“double f(double &,double &)”不是函数模板的专用化 

【目前我也不知道为什么(⊙o⊙)…】

但是考虑到，如果同名的非模板函数和模板函数同时存在的话，则非模板函数会覆盖（override）模板函数，由此可以

template
auto f(T a, T b)->decltype(a + b)
{
	return a + b;
}
auto f(double a, double b)->decltype(a + b)//或auto f(double a, double b)->double
{
	return a - b;
}

此时如果主函数

void main()
{
	using std::cout;
	using std::endl;
	int a = 1, b = 2;
	double c = 2.25, d = 3.25;
	cout << f(a, b) << endl;
	cout << f(c, d) << endl;
}

仍然显示f(a,b)=3,，f(c,d)=-1。这就说，尽管int可以转为double，但是如果两个类型相同变量均不是double，此时模板函数是最佳匹配。

进一步，如果至少一个是double，那么就会模板函数就不是最佳匹配，会调用非模板函数

void main()
{
	using std::cout;
	using std::endl;
	int a = 1, b = 2;
	double c = 2.25, d = 3.25;
	cout << f(double(a), b) << endl;
	cout << f(c, d) << endl;
}

则显示-1，-1。

另外，如果两个变量类型不同，则会自动转化为double调用非模板函数而不是模板函数，因为模板函数保证两个参数的类型必须一致，而此处不一致。

void main()
{
	using std::cout;
	using std::endl;
	int a = 1, b = 2;
	double c = 2.25, d = 3.25;
	cout << f(float(a), short(b)) << endl;
	cout << f(c, d) << endl;
}

则显示-1，-1。

然而 模板专用化和非模板函数的一个区别在于：

如果我们有

template
T f(T a, T b)//primary template 
{
	return a + b;
}
template<>double f(double a, double b)//专用化
{
	return a - b;
}

那么若主函数中有

void main()
{
	using std::cout;
	using std::endl;
	int a = 1, b = 2;
	cout << f(float(a), short(b)) << endl;
}

其会提示错误

没有与参数列表匹配的 函数模板 "f" 实例（cout << f(float(a), short(b)) << endl; ）

C2782“unknown-type f(T,T)”: 模板 参数“T”不明确（cout << f(float(a), short(b)) << endl; ）

由此可见，专用化的形式上仍然和模板函数一致，但是非模板函数则没有限制。

C++允许：同名的：非模板函数、模板函数、模板专用化函数以及其各自的重载函数同时存在。如果三类型均匹配当前调用，则就优先级而言，非模板函数先于模板专用化函数，模板专用化函数先于模板函数。

2.

模板实例化（instantiaion）和模板专用化（specialization）

模板专用化第一部分已经提及，它相当于，对于该模板，对于某些特别类型的需要特殊算法，则可以声明一个专用化。然而注意到，一个函数模板只是一个框架，实际上在没有调用之前它什么也不是，只用调用时才会产生相应类型的函数代码。此时我们成为模板实例化。其实之前已经接触到了实例化例子，只不过是隐式实例化

int a=1,b=2;
cout<

也就是说，f(a,b)此处调用了模板来实例化了一个针对int类型的函数代码。

那么当然也可以有显示实例化，声明如下：

template
T f(T a, T b)
{
	return a + b;
}
template int f(int, int);//模板实例化

特别注意和专用化的语法格式区别

template<> int f(int, int);//模板实例化

可见 实例化没有尖括号。
这个模板实例化的代码只能在全局范围声明，不能在代码块内声明。比如如果

void main()
{
	using namespace std;
	template int f(int, int);

则提示错误

C2951 模板 声明只能在全局、命名空间或类范围内使用

当前范围内不允许显式实例化

C2252 只能在命名空间范围内显式实例化模板

注意到如果声明了一条实例化语句，则相当于产生了确定的函数代码。

当然在代码块内显式声明实例化，则要类似于：

cout << f(a,b)<< endl;

这就声明了一个int类型的函数实例。

接下来如果将其声明为double类型的函数实例代码：

cout << f(a,b)<< endl;

则会调用专用化函数

template<>double f(double a, double b)
{
	return a - b;
}

这是因为专用化函数仍然属于模板，而且是专门针对double类型的数据，尽管此处a、b都是int类型变量。注意如果这个时候没有专用化而是一个同名double型函数：

double f(double a, double b)
{
	return a - b;
}

则

cout << f(a,b)<< endl;

是不会调用非模板函数，因为非模板函数不属于模板，而此处显然是一个模板实例化声明。

实例化声明语句可以有很多条。

3.

选择哪一个函数？

如果有两个模板，是重载的函数：

template
void f(T a, T b)//@1
{
	cout<<"general"<
void f(T* a, T* b)//@2
{
	cout << "pointer" << endl
}

则如果参数是一个int指针int*，选择哪一个？是选@1，使得T变成int*，还是@2，使得T变成int？尽管两个都解释的同，此时编译器选择明确指示的一个，因为@2的参数列表已经指明了它需要两个T型指针，因此如果传入两个int指针，那么会显示“pointer”而不是“general”。

注意到，如果仅仅只有

template
void f(T a, T b)
{
	cout<<"general"<

那么传入两个int'*指针，则能且只能选择f，把T解释为int*。