面试题：C++函数模板实例化性能的基础考量

Question

在C++中，简述函数模板实例化可能影响性能的两个常见因素，并举例说明如何避免其中一个因素对性能产生负面影响。

Answer 1

1. 常见影响性能因素：
   • 代码膨胀：当函数模板针对不同类型实例化时，会生成多个函数副本，导致可执行文件增大。例如，定义一个简单的函数模板 template <typename T> void add(T a, T b) { return a + b; }，如果在程序中分别用 int、double 等不同类型调用该模板函数，编译器会为每种类型生成一个 add 函数的副本。
   • 不必要的类型转换：在模板函数参数传递和返回值过程中，如果类型不匹配，可能会发生不必要的类型转换，这会消耗额外的性能。比如模板函数 template <typename T> T multiply(T a, T b) { return a * b; }，若调用时传入 int 类型和 double 类型，int 类型会被转换为 double 类型进行计算，返回时如果接收变量是 int 类型，又可能发生截断转换。
2. 避免代码膨胀的方法：
   • 显式实例化：在源文件中显式实例化特定类型的模板函数，这样编译器就不会在每个调用点都生成函数副本。例如：

template <typename T> void add(T a, T b) { return a + b; }
// 显式实例化 int 类型的 add 函数
template void add<int>(int a, int b);

在其他源文件中调用 add<int> 时，编译器就不会再次生成 add<int> 的副本，从而避免代码膨胀，减少可执行文件大小。