C++模板得实例化

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问题描述

在stackoverflow看到一个问题，说重载函数试根据参数来的，和返回类型没有关系。然而下面这个模板函数只有返回类型不一样，为什么是正确的，参考[1]。

#include <iostream>
using namespace std;

template<typename T>
T add(double a, double b)
{
    return static_cast<T>(a + b); 
}

int main()
{
    cout << add<int>(1.1, 1) << endl;
    cout << add<double>(1.1, 1) << endl;
    return 0;
}

这个代码正确，这说明 add<int>(double, double) 和 add<double>(double, double) 这两个函数的符号是不一样的。那么这和模板代码的生成有关，模板其实是在使用的时候会生成一份指定类型的代码的，也就是模板的实例化。 有人给出了详细的答案，贴在这里： 返回类型并不是函数前面的一部分，c++标准规定：defns.signature

(function) name, parameter-type-list, and enclosing namespace (if any) [ Note: Signatures are used as a basis for name mangling and linking. — end note ]

但是模板函数的前面是包含模板参数的：defns.signature.spec

(function) template specialization⟩ signature of the template of which it is a specialization and its template arguments (whether explicitly specified or deduced)

抛开问题，现在来看看模板的实例化。

模板的实例化

测试代码test.cpp：

template < class T> T add(T a, T b){
            return a+b;
}
void tmp(){
 add<int>(10, 2);
}
int add(int a, int b)
{
 return a + b;
}

• 查看汇编代码

指令：

gcc -S -O1 test.cpp

得到代码如下所示（部分）：

// 模板函数
_Z3addIiET_S0_S0_:
.LFB3:
 .cfi_startproc
 pushq	%rbp

// 普通add函数
_Z3addii:
.LFB2:
 .cfi_startproc
 pushq	%rbp

使用c++filt查看如下：

[root@localhost template]# c++filt _Z3addIiET_S0_S0_
int add<int>(int, int)
[root@localhost template]# c++filt _Z3addii
add(int, int)

• 使用clang的功能得到如下内容，也可以看出生成了一份和普通函数不一样的函数前面

[root@localhost template]# clang++ -Xclang -ast-print -fsyntax-only compile2.cpp
template <class T = int> int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
template <class T> T add(T a, T b) {
    return a + b;
}
;
void tmp() {
    add<int>(10, 2);
}
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

总结

• 模板函数会为实例化不同类型，生成不同的函数代码
• 模板函数的函数前面是带了模板参数的，所以和普通函数前面不一样，即使名字和参数类型以及个数都一样

参考

[1] Why template function only base the return type works on C++?

[2] Template Compilation

[3] Can we see the template instantiated code by C++ compiler

[4] Will C++ compiler generate code for each template type?

[5] How do I find how C++ compiler implements something except inspecting emitted machine code?