模板显式、隐式实例化和（偏）特化、具体化的详细分析

来源：互联网发布：火炬之光 mac人物存档编辑：程序博客网时间：2024/05/18 02:40

最近看了看到了模板的特化，突然想起来上说的显式具体化、隐式具体化、特化、偏特化、具体化等概念弄得头晕脑胀，我在网上了找了好多帖子，才把概念给理清楚。

一下是我把再网上找的资料整理一下。

看着这么多叫法，其实就是三种。

1. 显示实例化

2. 隐式实例化

3. 特化(=具体化)、偏特化

一、实例化

1.显示、隐式实例化

什么是实例化：一个通过使用具体值替换模板参数，从模板产生的普通类，函数或者成员函数的过程。

显示实例化：通过名字可见，就是清楚的表明你要实例化的类型

隐式实例化：通过编译器自己推测判断要实例化的类型。

比如一个模板：

template<class T> //函数模板实现
void swap(T &a, T &b)
{
    T temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

a. 显示实例化

template void swap<int>(); // 无须给该函数重新编写函数体，这只是个声明

为什么要显示实例化？

主要是提高效率，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，这样就相当于本程序里面有个一

void swap(int &a, int &b)
{
   int temp;
   temp = a;
   a = b;
   b = temp;
}

这样的话，每次需要调用 swap(a,b)的时候每次都重新生成该类型的代码，可以节省空间，也能提高效率。这就是为什么要是显式的实例化的原因。

b. 隐式实例化

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。

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 &a, int &b)的函数定义。

隐式实例化就是程序员为了省事，把类型省略让编译器判断，这是一个偷懒的表现吧。

二、特化

1. 特化(=具体化)

然而通常又有一些特殊的情况，不能直接使用泛型模板展开实现，这时就需要针对某个特殊的类型或者是某一类特殊的类型，而实现一个特例模板————即模板特化

当T如果为一个 struct类型的，它的交换就无法进行，所以我们针对这种特殊的情形，我们专门写了一个函数，只有当T为这种struct类型时候，才会调用这个特化的函数

//对函数
#define MAXNAME 128
struct job
{
char name[MAXNAME]:
int salary;
};

template<class T>
void swap(T &a, T &b )
{
  T temp;
  temp = a;
  a = b;
  b = temp;
};

template void swap<int>(int &a, int & b);  //显式实例化，只需声明

template<> void swap<job>(job &a, job &b)   //显式具体化（上面已经讲过，注意与实例化区分开，必须有定义）
{
  int salary:
  salary = a.salary:
  a.salary = b.salary;
  b.salary = salary;
};//explicite specialization.

//对类模板：
template <class T>
class Arrary
{
private:
  T* ar;
  int l;
...
};//template class declaration.

template class Array<int>;   //explicit instantiation. 显式实例化

template<> class Array<job>
{
private:
  job* ar;
  int l;
};//expicit specialization.   显式具体化，类定义体可以不同于类模板Array

2. 偏特化

模板的偏特化是指需要根据模板的部分参数进行特化。

a. 类模板的偏特化

例如c++标准库中的类vector的定义

template <class T, class Allocator>
class vector { // … // };
template <class Allocator>
class vector<bool, Allocator> { //…//};
//这个偏特化的例子中，一个参数被绑定到bool类型，而另一个参数仍需要由用户使用时指定。

b. 函数模板的偏特化

网上看到有人说：从严格意义上讲，函数模板并不支持偏特化（我对这个不是很理解），但由于可以对函数进行重载，所以可以达到类似于类模板偏特化的效果。

比如：

a) template <class T> void f(T);

根据重载规则，对a)进行重载

b) template < class T> void f(T*);

如果将a)称为基模板，那么b)称为对基模板a)的重载，而非对a)的偏特化。

这里我就不深入的剖析偏特化了。

三、模板的匹配顺序

1. 类模板的匹配规则

例如：

template <class T> class vector{//…//}; // (a) 普通型
template class vector<typename> ; // (b) 的显式实例化
template <class T> class vector<T*>{//…//}; // (c) 对指针类型特化
template <> class vector <void*>{//…//}; // (d) 对void*进行特化

每个类型都可以用作普通型(a)的参数，但只有指针类型才能用作(b)的参数，而只有void*才能作为(c)的参数

所以，当一个调用一个模板类，首先，找显式实例化的，如果不匹配；接着，找特化的，然后，找偏特化的，最后，根据模板隐式实例化

2.函数模板的匹配规则

例如：

void swap(int &a, int &b){} // 普通的函数
template<> swap<int>(int &a, int &b){} // 特化的模板函数
template<class T> void swap(T &a, T &b){} // 模板
template void swap<int>(int &a, int &b); // 显式实例化，这个只用声明就行

以上书写的顺序就是模板的调用顺序。

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