C++ - 函数模板专门化的目的是什么？何时使用它？

Question

学习C++，来到函数模板。该章提到了模板专业化。

1. template <> void foo<int>(int);

2. void foo(int);

为什么专注时，你可以使用第二个？我认为模板是普遍化的。当您只需使用常规功能时，为特定数据类型专门设定功能有什么意义？

显然，模板专门化存在的原因。什么时候应该使用它？我读过Sutter的"Why not Specialize..."文章，但我需要更多的外行人版本，因为我只是在学习这些东西。

Answer 1

主要区别在于，第一种情况是您为编译器提供了特定类型的实现，而第二种情况是您提供了不相关的非模板函数。

如果您总是让编译器推断这些类型，编译器会优先选择非模板函数，而编译器将调用free函数而不是模板，因此提供了一个与非模板化函数匹配的模板函数在大多数情况下，参数将具有相同的专业化效果。

在另一方面，如果在任何地方，你提供的模板参数（而不是让编译器推断），那么它只会调用通用模板，可能产生意想不到的结果：

template <typename T> void f(T) { 
    std::cout << "generic" << std::endl; 
} 
void f(int) { 
    std::cout << "f(int)" << std::endl; 
} 
int main() { 
    int x = 0; 
    double d = 0.0; 
    f(d); // generic 
    f(x); // f(int) 
    f<int>(x); // generic !! maybe not what you want 
    f<int>(d); // generic (same as above) 
} 

如果您已经为该模板的int提供了专门化，最后两个调用将调用该专用而不是通用模板。

Answer 2

我个人认为没有专门的功能模板的好处。通过不同的函数模板或非模板函数重载它可以说是优越的，因为它的处理更直观，并且总体上更强大（通过重载模板有效地实现了模板的部分特化，即使在技术上它被称为部分排序）。

Herb Sutter写了一篇文章Why not specialize function templates?，他不鼓励使用特殊函数模板，而是倾向于重载或编写函数模板，以便它们只是转发到类模板的静态函数，并改为专用类模板。

Answer 3

我觉得这很重要。你可以像使用虚拟方法一样使用它。虚拟方法没有意义，除非其中一些是专门的。我用它来区分简单类型（int，short，float）和对象，对象指针和对象引用。 一个例子是通过调用对象serialize/unserialize方法处理对象的serialize/unserialize方法，而简单类型应该直接写入流。

Answer 4

模板特殊化的一种情况是不能用于重载的情况，即模板元编程。以下是库中的实际代码，它在编译时提供一些服务。

namespace internal{namespace os{ 
    template <class Os> std::ostream& get(); 

    struct stdout{}; 
    struct stderr{}; 

    template <> inline std::ostream& get<stdout>() { return std::cout; } 
    template <> inline std::ostream& get<stderr>() { return std::cerr; } 
}} 

// define a specialization for os::get() 
#define DEFINE_FILE(ofs_name,filename)\ 
    namespace internal{namespace os{      \ 
     struct ofs_name{         \ 
      std::ofstream ofs;        \ 
      ofs_name(){ ofs.open(filename);}      \ 
      ~ofs_name(){ ofs.close(); delete this; }     \ 
     };           \ 
     template <> inline std::ostream& get<ofs_name>(){ return (new ofs_name())->ofs; } \ 
    }}            \ 
    using internal::os::ofs_name; 

Answer 5

同名多个重载做类似事情。专业化做完全相同的事情，但在不同的类型。重载具有相同的名称，但可以在不同的作用域中定义。一个模板仅在一个范围内声明，专业化声明的位置是微不足道的（尽管它必须位于封闭名称空间的范围内）。

例如，如果你扩展std::swap支持你的类型，必须通过专业化这样做，因为功能被命名为std::swap，不能简单地swap，并在<algorithm>的功能将是非常合适的专门称呼其为::std::swap(a, b);。同样，对于可能在名称空间中混叠的任何名称：一旦您限定名称，调用函数可能会变得“更难”。

范围问题进一步被argument-dependent lookup混淆。通常可能会发现重载，因为它定义在它的一个参数的类型附近。 （例如，作为静态成员函数。）这与模板专业化的发现方式完全不同，只需查找模板名称，然后在选择模板作为目标后查找显式专业化的通话。

ADL的规则是标准中最混乱的部分，所以我更愿意明确地专注于避免依赖它的原则。