C++函数的模板与重载解析

84 阅读 0 评论 56 点赞

我是靠谱客的博主正直短靴，最近开发中收集的这篇文章主要介绍C++函数的模板与重载解析，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

模板是C++泛型编程的基础，一个模板就是一个创建类或者函数的方案。在具体使用时，需要将模板参数转化为具体类型。编译器会对函数模板进行两次编译，在声明的地方对模板本身进行编译，在调用的地方对参数替换后的代码进行编译。

C++提供两种模板机制：函数模板和类模板，这里我们只讨论函数模板。

1，实例化和具体化
为了更好的了解模板，我们必须理解术语实例化和具体化。模板是生成函数定义的方案，编译器使用模板为特定的类型生成函数定义时，得到模板的实例(具体类型的函数实现)。
1.1，实例化

首先我们来聊一聊实例化，实例化可以分为显式实例化和隐式实例化。不管是哪一种实例化方式，都需要编译器通过模板来生成定义。
显式实例化，由我们指定typename ；隐式实例化，由编译器自动推导typename。

tamplate <typename T>
void Swap(T &a,T &b)

//隐式实例化：
char a，b;
Swap(a,b);          //直接调用，a,b的类型并没有显式实例化声明
                //typename 由编译器自动推导
//显式实例化：
//1，声明阶段显式实例化：
tamplate Swap<int> (int,int);

int c,d;
Swap（c,d）;
//2，调用阶段显式实例化：
Swap<int> (c,d);        //不做声明，直接通过Swap<int>指定类型

注意：
隐式实例化调用时，需要编译器自动推导typename 类型，所以参数不能进行隐式转换。显式实例化调用时，可以进行隐式转换，如果转换不成功，则无法调用模板。

1.2，具体化
具体化是为了解决模板函数面对自定义数据类型时候的局限性。
上文提到过，不管是哪一种实例化方式，都需要编译器通过模板来生成定义。但是具体化，需要我们给出函数的定义。
一般情况下，C++基本数据类型（int，char）都可以采用显式或隐式实例化调用；自定义数据类型（class，struct）需要做出显式具体化，而不是由编译器根据模板生成定义。

//以下两种方式皆可：
template <> void Swap(job &a, job &b)；
template <> void Swap<job>(job &a, job &b)；

struct job
{
    string name;
    int age;
    job(string _name,int age):name(_name),age(age){};
};
//显式具体化，给出函数定义。
template <> void Swap(job &a, job &b)
{
    int temp;
    temp = a.age;
    a.age= b.age;
    b.age= temp;
}
//调用时：
Swap(job1,job2);

第三代具体化（ISO/ANXI C++标准）：

对于给定的函数名，可以有非模板函数，模板函数和具体化模板函数，以及他们的重载版本
显式具体化的原型和定义应以template<>开头，并通过名称指定类型
非模板函数 > 具体化模板函数 > 常规模板函数（调用优先级）

2，解析策略
对于函数重载，函数模板，函数模板重载，C++有一套定义好的策略，来决定为函数调用选择哪一个函数定义。这个函数选择的过程，称为重载解析。以下是重载解析的过程：

创建候选函数列表。其中包含所有与被调函数的名称相同的函数和模板函数。
使用候选函数列表创建可行函数列表。这些都是参数数目正确的函数，为此有一个隐式转换序列，其中可能包含实参与形参的类型完全匹配的情况。
确定是否由最佳可行函数，如果有则使用它，否则函数调用出错。

void may(int);                      //#1
float may(float,float = 0)          //#2
void may(char)                      //#3
char * may(const char *)            //#4
char may(const char &)              //#5
template<typename T> void may(const T &)//#6
template<typename T> void may(T *)   //#5

//函数调用如下：
may('a');

执行重载解析：
1，根据上边的候选函数列表，#4和#7不可行，整形不能隐式转换为指针类型
2，其余的函数，都可以被使用（如果它是声明的唯一一个函数）
3，确定哪个函数是最佳函数（查看转换）

完全匹配（常规函数优于模板）
提升转换（安全转换：char,short转int）
标准转换（不安全转换：int 转char，short）
用户自定义的转换，如类中声明的转换

4，#1优于#2，char=>int（提升转换），char=>float（标准转换）
5，#3，#5，#6 都优于#1，#2，因为他们都是完全匹配的。
6，#3，#5由于#6，因为#6是模板函数
7，此时#3，#5都完全匹配，此时可能出现二义性
注意：完全匹配和最佳匹配：
进行完全匹配时，C++允许一些无关紧要的转换。
这里写图片描述

有时候两个函数都完全匹配，但是仍可能完成重载解析：
1，指向非const的指针和引用优先与非const的指针和引用的形参原型函数相匹配。const与const优先匹配
2，非模板函数优先于模板函数
3，如果两个都是模板函数，较具体的优先
术语：最具体：
编译器推断使用哪一种函数原型，需要执行的转换最少。
例：

template <typename T> void Recycle(T t);    #1
template <typename T> void Recycle(T* t);   #2

//模板调用
Rec rec；  //自定义类型
Recycle（ &rec）
#1 T需要转换为 Rec *
#2 T需要转换为 Rec
所以说#2更具体