EasyC++模板显式具体化

1.模板显式具体化

前文当中说了，模板函数虽然非常好用，但是也存在一些问题。比如有的操作并不是对所有类型都适用的，针对这种情况C++提供了一个解决方案，就是针对特定类型提供具体化的模板定义。这里的具体可以理解成类型的具体。

我们来看一个C++ Primer当中的例子，假设现在我们有一个结构体叫做job：

struct job {
    string name;
    double salary;
    int floor;
}

对于结构体是可以整体赋值的，所以之前的Swap函数对它一样适用。

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

但我们现在希望在交换结构体的时候，只是交换salary和floor这两个字段，把name保持不变。由于我们希望引入逻辑变化，所以直接调用Swap函数就不可行了。

当然我们可以不用函数模板，直接重载函数：

void Swap(job &a, job &b) {
    // swap为std自带的交换函数，在algorithm头文件中
    swap(a.salary, b.salary);
    swap(a.floor, b.floor);
}

由于C++当中规定，非函数模板的优先级大于函数模板，所以我们在对job结构体调用Swap函数的时候，会优先使用这个。

除此之外，我们还可以提供一个具体化的模板函数：

template <> void Swap<job> (job &a, job &b) {
    swap(a.salary, b.salary);
    swap(a.floor, b.floor);
}

这个函数的写法看起来有些特殊，我们在函数类型之前加上了template <>，在函数名后面又跟上了<job>。它表示的是这是一个函数模板的显式具体化，也可以理解成为之前的函数模板提供一个job类型的版本。C++当中规定显式模板函数的优先级高于普通模板函数。

关于函数模板，还有一个很重要的概念，就是实例化。

我们在编写代码时，如果只是编写了函数模板本身，编译器是不会为我们生成函数的定义的。当编译器使用模板为特定的类型生成函数定义时，就会得到一个模板的实例。这个概念有点像是Python里的元类，元类的实例是另外一个类。

比如我们定义了一个函数模板：

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

当我们调用它，传入两个int类型的时候，编译器就会生成一个实例，这个实例使用的类型是int。当我们使用double类型的参数又一次调用的时候，编译器会继续生成double类型的实例。这个生成实例的过程是不可见的，所以被称为隐式实例化。

在早年的C++版本当中只支持隐式实例化，但现在C++允许显示实例化。也就意味着我们可以手动命令编译器创建特定的实例，比如Swap<int>() 。语法是通过<>声明指定模板类型，并且在声明之前加上关键字template，如：

template void Swap<int>(int, int);

这个语法看起来和显式具体化非常相似，显式具体化的写法是：

template<> void Swap<int>(int &, int &);
template<> void Swap(int &, int &);

看起来非常相似，但是含义是完全不同的。显式具体化的含义是对于某特定类型不要使用原模板生成函数，而应专门使用指定的函数定义。而显式实例化是使用之前的模板函数的定义的，只不过是手动触发编译器创建函数实例而已。

对了，我们不能同时在一个文件中，使用同一种类型的显式实例化和显式具体化，这会引起报错。

我们如果死记显式实例化的声明，的确很容易和具体化混淆。但我们可以在代码当中直接使用，直接使用的形式则要简单许多，只需要通过<>表明类型即可。

例如：

template <typename T>
T Add(T a, T b) {
    return a + b;
}

int main() {
 int a = 3;
 double b = 3.5;
 cout << Add<double>(a, b) << endl;
}

在上面这段代码当中，我们通过给Add函数加上了<double>来手动创建了一个接受double类型的函数。需要注意的是，我们传入的a是一个int类型。所以编译器会执行强制类型转换，将它转换成double传入。