[函数模板]实例化和具体化

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实例化与具体化是两个不同概念术语。

首先应该明确，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)。例如，有下面的模板定义：

1. template <class T>          // 模板
   
2. void Swap(T &, T &);

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当函数调用 Swap(i, j) 时( i 和 j 为 int 类型)，将导致编译器生成 Swap() 的一个实例。模板并非函数定义，但使用 int 的模板实例是函数定义。这种实例化方式被称为隐式实例化(implicit instantiation)。

C++ 不但可以隐式实例化，还允许显式实例化(explicit instantiation)。这意味着，可以直接命令编译器创建特定的实例，如 Swap<int>() 。其语法是，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 ：

1. template void Swap<int>(int, int);  //显式实例化

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该声明的意思是，使用 Swap() 模板生成 int 类型的函数定义。

与显式实例化不同的是，显式具体化使用下面两个等价的声明之一：

1. template <> void Swap<int> (int &, int &);   // 显式具体化
   
2. template <> void Swap(int &, int &);  // 显式具体化

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区别在于：这些声明的意思是“不要使用 Swap() 模板来生成函数定义，而应使用专门为 int 类型显式地定义的函数定义。” 这些原型必须有自己的函数定义。显式具体化声明在关键字 template 后包含 <>，而显式实例化没有。

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式实例和显式具体化将出错。

还可以通过在程序中使用函数来创建显式实例化：

1. template <class T>
   
2. T Add(T a, T b)
   
3. {
   
4.    return a + b;
   
5. }
   
6. int m = 6;
   
7. double x = 10.2;
   
8. cout << Add<double>(x, m) << endl;  //显式实例化

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这里的模板与函数调用 Add(x, m) 不匹配，因为该模板要求两个参数的类型要相同。但通过使用 Add<double>(x, m)，可强制为 double 类型实例化，并将参数 m 强制转换为 double 类型，以便与函数 Add<double>(double, double) 的第 2个参数匹配。

隐式实例化、显式实例化和显式具体化统称为具体化( specialization )。它们的相同之处在于，它们表示的都是使用具体类型的函数定义，而不是通用描述。

引入显式实例化后，必须使用新的语法 --- 在声明中使用前缀 template 和 template<> ，以区分显式实例化和显式具体化。

下面的代码片段总结了这些概念：

[C++] 纯文本查看 复制代码

...
template <class T>
void Swap (T &, T &);  // 模板原型

template <> void Swap<job>(job &, job &);   // 对 job 的显式具体化
int main(void)
{
template void Swap<char>(char &, char &); // 对 char 的显式实例化
short a, b;
...
Swap(a,b);    // 对 short 的隐式实例化
job n, m;
...
Swap(n, m);   // 对 job 使用显式具体化
char g, h;
...
Swap(g, h);  // 对 char 使用显式实例化
...
}

编译器看到 char 的显式实例化后，将使用模板定义来生成 Swap() 的 char 版本。对于其他 Swap() 调用，编译器根据函数调用中的实际使用参数，生成相应的版本。例如，当编译器看到函数调用 Swap(a, b) 后，将生成 Swap() 的 short 版本，因为这两个参数的类型都是 short 。当编译器看到 Swap(n, m) 后，将使用为 job 类型提供的独立定义（显式具体化）。当编译器看到 Swap(g, h) 后，将使用处理显式实例化时生成的模板具体化。