面试题：C++函数模板实例化中的重载与特化

Question

假设存在一个函数模板 `template <typename T> void func(T param);`，请说明当有函数模板重载 `template <typename T> void func(T param, int num);` 以及针对特定类型（如 `int`）的特化 `template <> void func<int>(int param);` 时，实例化过程中编译器如何选择合适的版本，结合具体代码示例进行分析。

Answer 1

1. 编译器选择规则

   • 首先，编译器会优先寻找完全匹配的特化版本。如果存在针对特定类型的特化模板，并且参数列表完全匹配，那么编译器将选择该特化版本。
   • 如果没有找到完全匹配的特化版本，编译器会在普通函数模板中寻找最匹配的版本。匹配程度根据函数参数的精确程度来判断，比如参数个数、类型转换等。

2. 代码示例

#include <iostream>

// 普通函数模板
template <typename T>
void func(T param) {
    std::cout << "普通函数模板：func(T param), param = " << param << std::endl;
}

// 重载的普通函数模板
template <typename T>
void func(T param, int num) {
    std::cout << "重载的普通函数模板：func(T param, int num), param = " << param << ", num = " << num << std::endl;
}

// 针对int类型的特化
template <>
void func<int>(int param) {
    std::cout << "针对int类型的特化：func<int>(int param), param = " << param << std::endl;
}

int main() {
    int a = 10;
    double b = 20.5;

    func(a); // 优先匹配针对int类型的特化版本
    func(b); // 匹配普通函数模板func(T param)
    func(a, 5); // 匹配重载的普通函数模板func(T param, int num)

    return 0;
}

在上述代码中：

• 当调用 func(a) 时，因为存在针对 int 类型的特化 template <> void func<int>(int param);，所以编译器优先选择这个特化版本。
• 当调用 func(b) 时，由于没有针对 double 类型的特化，编译器会选择普通函数模板 template <typename T> void func(T param);。
• 当调用 func(a, 5) 时，没有完全匹配的特化版本，但是有匹配的重载普通函数模板 template <typename T> void func(T param, int num);，所以编译器选择该重载版本。