c++中的模板

以函数模板为例

template<T>
T sub(T a, T b){
    return a - b;
}

函数模板定义了函数的通用公式，减少为不同类型相同功能写重复代码

1 2	int sub(int a, int b); float sub(float a, float b);

编译器如何检查类型

以上文中的sub函数为例，如果我们传入不支持减法的类型，编译器能检查出错误吗？比如如果尝试使用

1	string s = sub("AA", "BB");

我们都知道字符串是不支持减法的(不考虑操作符重载)，那么编译器如何在编译期发现这个错误呢？

说到底，模板就是一种对重复代码的抽象方式。编译器会在实例化模板时为具体类型的时候进行语法检查，也就是说在调用sub("AA", "BB")的时候，编译器会根据实参的类型string来进行类型检查，也就能发现我们实例化的函数是有语义错误的。

(模板函数不意味着函数需要支持所有可能的类型，使用模板函数不意味着会发生编译器在编译期无法确定的类型错误)

编译器需要在实例化模板函数的时候可见模板函数的定义(不是声明)，只是声明无法确定需要实例化函数的函数体

1 2	//sub.h template <typename T> sub(float a, float b);

//sub.cpp
template <typename T> sub(float a, float b){
    return a - b;
}

#include <stdio.h>
#include <sub.h>
int main(){
    int d = sub(1, 2); // 需要实例化模板函数
}

在sub.h中只能看到声明template <typename T> sub(float a, float b);无法实例化函数，编译器假设其他编译单元中包含sub(int a, int b)的定义，但是找不到定义，所以抛出undefined reference的错误。

缺点

以上文的sub.h 和 sub.cpp为例，为了阅读方便我再次把两个文件copy下来

1 2	//sub.h template <typename T> sub(float a, float b);

//sub.cpp
template <typename T> sub(float a, float b){
    return a - b;
}

#include <stdio.h>
#include <sub.h>
int main(){
    int d = sub(1, 2); // 需要实例化模板函数，error
}

上文提到实例化sub函数的时候，sub.h中不包含模板函数的定义导致了错误。我们可以想到令其他编译单元(其他.cpp/.obj文件)生成我们需要的实例模板函数。

举例，建立init_sub.cpp文件，我们令这个编译单元生成我们main函数中需要的sub函数

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//init_sub.cpp
#include "sub.cpp"
template int sub(int a, int b);

这样init_sub.cpp编译单元中就包含了int sub(int a, int b)
main函数就不会报错了。

使用export关键词

//sub.cpp
export template <typename T> sub(float a, float b){
    return a - b;
}

但是编译器大多没有实现。

头文件定义模板函数适用于小型项目

显示实例化适用于大型项目加速编译

//todo