重载模板函数时显式特化和常规函数之间的区别

Question

我今天很开心。这里是第 7 号问题：

当您尝试重载模板函数时，显式专业化和普通函数之间有什么区别？

什么情况下适合使用显式专业化？我不太明白：

#include <iostream>

template <typename s> void test(s var1);
template <> void test<int>(int var1);

int main(){
    test(1);
    test(1.1);
    test("hello!!");
    return 0;
}

template <typename s> void test(s var1){
    std::cout << var1 << std::endl;
}

template <> void test<int>(int var1){
    std::cout << "int " << var1 << std::endl;
}

相反：

#include <iostream>

template <typename s> void test(s var1);
void test(int var1);

int main(){
    test(1);
    test(1.1);
    test("hello!!");
    return 0;
}

template <typename s> void test(s var1){
    std::cout << var1 << std::endl;
}

void test(int var1){
    std::cout << "int " << var1 << std::endl;
}

Answer 1

显式专用模板函数和非模板常规函数之间确实没有区别，除了当编译器为函数调用查找匹配的签名类型时，它会首先选择一个匹配的非模板函数在尝试实例化任何可能满足所需签名匹配的可用模板函数之前，先获取所需的签名。

如果您要在头文件中声明和定义一个函数，但该函数不是模板函数，则必须将该函数声明为内联函数。这是因为模板函数在实际实例化之前并不是与代码模块链接的实际函数。然后，链接器在编译代码模块后丢弃该实例化。如果链接器不这样做，那么每次 .cpp 文件包含头文件时，链接器都会抱怨函数的重复定义。在非模板函数上使用 inline 关键字在编译器级别具有类似的效果，因为每当在 .cpp 文件中使用该函数时，编译器都会将该函数调用替换为头文件中内联函数的函数代码，并避免了函数调用与关联堆栈活动记录设置和清理的开销。因此，链接器不会抱怨函数的重复定义。

Answer 2

我不是专家，但我的经验是当我想定义不同的返回类型时使用模板（和专业化）。您不能重载函数的返回类型。

Answer 3

主要区别是：显式专业化根本不参与重载。

template<typename T> void f(T const&);
template<> void f<char const*>(char const * const&);

使用 f("hello") 调用不会考虑任何显式特化。它只会获取所有模板，并推断出它们的模板参数。上面的 T 将被推导为 char[6]，因此不会选择专业化。

如果您重载函数模板，则会具有完全不同的特征。

template<typename T> void f(T const&);
void f(char const * const&);

调用此函数时，它将选择第二个函数，因为生成的特化的 (char const(&)[6]) 参数和 (char const * const&) code> 参数与参数同样匹配，但第二个函数是非模板函数，因此最终首选它。

Answer 4

当编译器遇到函数调用时，它首先查找非模板函数定义，然后查找显式专用模板，最后查找签名与函数调用匹配的模板定义。
因此，例如，如果您有一个显式定义的模板和一个模板，那么编译器将采用显式定义的模板。因此，当您想要以与模板处理方式不同的方式处理特定数据类型时，应该使用显式专用模板。

显式专业化的另一个用途是当您想要“重载”不带任何参数的函数时。您可以使用显式专业化为函数提供不同的定义以处理不同的数据类型。

Answer 5

恕我直言，当您要使用显式模板参数调用该函数时，应该使用函数模板的显式专业化。例如

test<int>(myClass); // no argument for 'int' -> declare test() as template specialization

，在其他情况下，您应该始终使用正常的专业化。例如，

test(10, myClass); // argument 10 is 'int' -> test() should be normal specialized

从技术上讲，函数的正常模板特化和显式模板特化之间没有区别。普通的专用版本完全独立于模板功能。