模板显式、隐式实例化和（偏）特化、具体化的详细分析

最近看了<The C++ Programing Language>看到了模板的特化，突然想起来<C++ Primer>上说的显式具体化、隐式具体化、特化、偏特化、具体化等概念弄得头晕脑胀，我在网上了找了好多帖子，才把概念给理清楚。

      一下是我把再网上找的资料整理一下。

      看着这么多叫法，其实就是三种。

     1. 显示实例化

     2. 隐式实例化

     3. 特化(=具体化)、偏特化

一、实例化

1.显示、隐式实例化

      什么是实例化：一个通过使用具体值替换模板参数，从模板产生的普通类，函数或者成员函数的过程。

     显示实例化：通过名字可见，就是清楚的表明你要实例化的类型

     隐式实例化：通过编译器自己推测判断要实例化的类型。

    比如一个模板：

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1. template<class T> //函数模板实现  
2. void swap(T &a, T &b)  
3. {  
4.     T temp;  
5.     temp = a;  
6.     a = b;  
7.     b = temp;  
8. }  

 a. 显示实例化

     template  void swap<int>();  // 无须给该函数重新编写函数体，这只是个声明

     为什么要显示实例化？ 

     主要是提高效率，当显式实例化模板时，在使用模板之前，编译器根据显式实例化指定的类型生成模板实例，这样就相当于本程序里面有个一

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1. void swap(int &a, int &b)  
2. {  
3.    int temp;  
4.    temp = a;  
5.    a = b;  
6.    b = temp;  
7. }  

这样的话，每次需要调用 swap<int>(a,b)的时候每次都重新生成该类型的代码，可以节省空间，也能提高效率。这就是为什么要是显式的实例化的原因。

b. 隐式实例化

    隐式实例化指的是：在使用模板之前，编译器不生成模板的声明和定义实例。只有当使用模板时，编译器才根据模板定义生成相应类型的实例。

   int i=0, j=1;
   swap(i, j); //编译器根据参数i，j的类型隐式地生成swap<int>(int &a, int &b)的函数定义。

   隐式实例化就是程序员为了省事，把类型省略让编译器判断，这是一个偷懒的表现吧。

二、特化

1.  特化(=具体化)

     然而通常又有一些特殊的情况，不能直接使用泛型模板展开实现，这时就需要针对某个特殊的类型或者是某一类特殊的类型，而实现一个特例模板————即模板特化

    当T如果为 一个 struct类型的，它的交换就无法进行，所以我们针对这种特殊的情形，我们专门写了一个函数，只有当T为 这种struct类型时候，才会调用这个特化的函数

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1. //对函数  
2. #define MAXNAME 128  
3. struct job  
4. {  
5. char name[MAXNAME]:  
6. int salary;  
7. };  
8.   
9. template<class T>  
10. void swap(T &a, T &b )  
11. {  
12.   T temp;  
13.   temp = a;  
14.   a = b;  
15.   b = temp;  
16. };  
17.   
18. template void swap<int>(int &a, int & b);  //显式实例化，只需声明  
19.   
20. template<> void swap<job>(job &a, job &b)   //显式具体化（上面已经讲过，注意与实例化区分开，必须有定义）  
21. {  
22.   int salary:  
23.   salary = a.salary:  
24.   a.salary = b.salary;  
25.   b.salary = salary;  
26. };//explicite specialization.  
27.   
28. //对类模板：  
29. template <class T>  
30. class Arrary  
31. {  
32. private:  
33.   T* ar;  
34.   int l;  
35. ...  
36. };//template class declaration.  
37.   
38. template class Array<int>;   //explicit instantiation. 显式实例化  
39.   
40. template<> class Array<job>  
41. {  
42. private:  
43.   job* ar;  
44.   int l;  
45. };//expicit specialization.   显式具体化，类定义体可以不同于类模板Array  

2. 偏特化

    模板的偏特化是指需要根据模板的部分参数进行特化。

a. 类模板的偏特化

例如c++标准库中的类vector的定义

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1. template <class T, class Allocator>  
2. class vector { // … // };  
3. template <class Allocator>  
4. class vector<bool, Allocator> { //…//};  
5. //这个偏特化的例子中，一个参数被绑定到bool类型，而另一个参数仍需要由用户使用时指定。  

b. 函数模板的偏特化

网上看到有人说：从严格意义上讲，函数模板并不支持偏特化（我对这个不是很理解），但由于可以对函数进行重载，所以可以达到类似于类模板偏特化的效果。
比如：
a) template <class T> void f(T); 
    根据重载规则，对a)进行重载
b) template < class T> void f(T*); 
    如果将a)称为基模板，那么b)称为对基模板a)的重载，而非对a)的偏特化。
这里我就不深入的剖析偏特化了。

三、模板的匹配顺序

(1) 类模板的匹配规则
最优化的优于次特化的，即模板参数最精确匹配的具有最高的优先权
例子：
template <class T> class vector{//…//}; // (a) 普通型
template <class T> class vector<T*>{//…//}; // (b) 对指针类型特化
template <> class vector <void*>{//…//}; // (c) 对void*进行特化
每个类型都可以用作普通型（a）的参数，但只有指针类型才能用作（b）的参数，而只有void*才能作为(c)的参数
(2) 函数模板的匹配规则
非模板函数具有最高的优先权。如果不存在匹配的非模板函数的话，那么最匹配的和最特化的函数具有高优先权
例子：
template <class T> void f(T); // (d)
template <class T> void f(int, T, double); // (e)
template <class T> void f(T*); // (f)
template <> void f<int> (int) ; // (g)
void f(double); // (h)
bool b;
int i;
double d;
f(b); // 以 T = bool 调用 （d）
f(i,42,d) // 以 T = int 调用（e）
f(&i) ; // 以 T = int* 调用（f）
f(d); // 调用（h）