C++进阶教程之函数模板与函数重载——探索模板函数机制的本质

绝地灬酷狼 2023-10-18 16:47 123阅读 0赞

前面讲到了函数模板，那么**函数模板可不可以与普通的函数重载一起存在**呢？

下面来试验一下：

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    //当模板函数遇上函数重载
    template<typename T>
    void function(T a, T b)
    {
    	cout << "模板函数" << endl;
    }
    
    //函数模板自身的重载
    template<typename T> 
    void function(T a, T b, T c)
    {
    	cout << "模板函数_3" << endl;
    }
    
    //普通重载函数
    void function(int a,char b)
    {
    	cout << "普通函数" << endl;
    }
    
    //普通函数
    void function(int a, int b)
    {
    	cout << "普通函数_优先" << endl;
    }
    
    int main()
    {
    	int a = 10;
    	char b = 'b';
    	int c = 10;
    	double d = 0.01;
    	double e = 0.02;
    	function(a, b);//普通函数的调用无需严格的参数匹配，因为会发生自动类型转换
    
    	function(b, a);//普通函数的调用无需严格的参数匹配，但是会选择参数最为匹配的那个函数
    
    	//编译器会优先于模板函数选择普通函数
    	function(a, c);//模板函数的调用需要严格的参数匹配，不会发生隐式的自动类型转换，本质：类型参数化
    	
    	function<>(a, c);//强制（显式）调用模板函数，使用空模板类型参数列表即可
    
    	function(a, a, c);
    
    	function(e, d);
    	return 0;
    }

从上面的实验中可以得出以下几点结论：

1：编译器会优先调用类型匹配的普通函数，其次是类型强一致的模板函数，然后才是可以发生类型转换的普通函数。

2：模板函数的调用类型必须一致

3：普通函数可以与模板函数一起出现

4：模板函数自身也可以重载

那么到底是为什么可以存在呢？编译器是怎么对模板函数和普通函数之间做出这种区分的呢？

我们都知道，程序在编译的过程中有几个过程：预编译-汇编-链接-生成可执行文件

那么我们就直接将函数模板实现的本质阐述一下：

函数模板的本质：**编译器根据函数的调用（根据调用的函数中的类型），会在汇编过程实现具体的函数，这也是为什么其可以与普通函数在一起产生函数重载的原因**

**C++通过两次的编译进行函数模板的实现：**

**1：在模板声明的地方对模板代码本身进行编译，词法分析、语法分析、句法分析 进而产生一个简陋的函数模板的原型，只有一个函数头**

**2：在调用的地方根据参数的类型对参数进行替换后再进行编译，产生具体的函数及其函数体，放进.s文件中**

**由此，我们即可以理解函数模板为什么能够与普通函数一起存在了，因为他的本质也是需要通过编译器来实现一个类型固定的普通函数，我们定义函数模板，只是让编译器根据我们要用的参数类型来帮我们实现对应的普通函数，省去了我们一个一个写的繁复过程，最终它还是生成一个普通函数与其他函数一起存在。（有兴趣可以去看看汇编的代码，函数模板生成的函数的函数名与普通函数在汇编过程生成的函数名不一致，因此可以共存，但是调用优先级不一样）。**