《深入实践C++模板编程》之一——Hello模板

1、通过一个简单的例子来理解模板的用途：

模板为不同类型的数据生成操作相同或相似的函数。

弱语言如Python，可以使用一种函数来应对各种类型，但是C++就不得不为不同的类型编写相似的函数。模板的作用就是把这一步骤交给编译器去执行，让这些函数在编译器生成。

 

2、模板参数的自动推导

原则：凡是可以推导出来的模板参数“值”就无需在模板实参列表中写明。

规则一：编译器值根据函数调用时给出的实参列表来推导模板参数值，与函数参数类型无关的模板参数无法推导

规则二：与函数返回值相关的模板参数其值也无法推导

规则三：所有可以推导模板参数必须是连续位于模板参数列表尾部，中间不能有不可退到的模板参数。

举例：

 

test1~test3的分析过程如下：

第一，sv2是返回值，我们不能通过返回值的类型推导模板参数的值，所以T2无法推导出来；

第二，T0使用的地方是函数内部的一个变量，也不是函数的参数，所以无法通过sv0的类型推导出T0的值

第三，以test1为例，func的三个参数分别是1，2，3整型，所以可以推断出T1、T3、T4是int。因为T0和T2无法推导出，所以必须在func<>中明确给出。而由于要根据声明的顺序给出，不能跳过T1，所以func<>中的三个类型分别是T0、T1、T2的类型。

 

3、模板参数的默认值

形如：

有两个具有默认类型，其它三个可以从函数参数类型推导，所以不需要尖括号：

 

4、模板参数的静态变量

这一讲用来说明，如果模板参数的值是相同的，那么模板函数实例就只生成一个，不会重复生成。

 

test1和test2中的static变量进行了递减，说明test1和test2中的func是同一个。这也就说明，func的实例是依具体的参数而决定的，如果模板参数值一样，编译器就不会重复生成函数实例。

我们逆向也可以知道，这里的两个函数是相同的：

用IDA加载进符号表之后，会更清晰一点：

5、问题一：模板函数应该如何在头文件里声明？

 

如果只是在头文件里添加一个函数模板的声明：

这样编译工程是肯定能编译通过的。因为，编译器在编译test.h和test.cpp文件时，只是读到了func0函数模板的实现，并没有读到任何需要生成函数模板的实例的语句，所以不会生成任何func0函数实例。

但是如果在main.cpp中添加了func0，那么此时就要生成一个func0的具体实例了，但test.h文件中只有一个func0函数模板的声明，编译器并没有生成实际的函数实例，只好在mian函数中的func0处预留一个链接调用，等待在链接过程中找到函数实现。因为你这里调用时，实际上是调用一个func0<int>(0); 但是test.cpp里并没有这个函数的实力。就会报错（这种错误很隐晦，很难排查）：

所以，我们的解决办法是明确地在头文件中声明具体的实例。编译器就会生成这个函数模板实例了：

问题二：

但是，如果你想再生成func0(float)、func0(char)那么就得在头文件中添加两个实例的声明。但这貌似违背了最初使用模板的目的。

解决的办法就是把模板的实现也包含到头文件中，这样main函数把test.h包含进来了，编译器在编译时就知道main函数要用到一个func0<int>实例了，就可以编译出func0<int>实例了。//如果你把代码放到cpp里，那就是等到连接时去做事儿，如果放到h文件里，那就是在编译时去做事儿。

 

问题三：

产生重复模板实例问题。但这个问题会由连接器解决。

比如，新增加caller.obj

原有的main.obj中也有

但我们会发现main和caller.obj最终调用的都是caller中的func0：

就是因为连接器把caller0和main中的func0合并成了一个，合并规则是函数名、模板实参列表以及参数列表相同。