面试题：C++函数声明与定义和模板的关联及区别

1. 声明与定义特殊之处

模板参数声明：模板函数需要在函数定义之前声明模板参数。例如：

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

这里template <typename T>声明了一个类型模板参数T，在函数体中可以使用T作为类型。

定义的通用性：模板函数的定义是通用的，它不针对具体类型，而是根据调用时传入的实际类型生成具体的函数实例。

2. 实例化机制

普通函数：普通函数在编译时就确定了函数的具体实现，一旦定义就不会改变。例如：

int add_int(int a, int b) {
    return a + b;
}

这个函数只能处理int类型的参数。

模板函数：模板函数是在使用（调用）时根据传入的实际类型进行实例化。例如：

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

int main() {
    int result1 = add(2, 3); // 实例化出add<int>(int, int)
    double result2 = add(2.5, 3.5); // 实例化出add<double>(double, double)
    return 0;
}

编译器会根据调用时传入的参数类型，为add函数生成针对int和double类型的具体函数实例。

3. 作用域

普通函数：普通函数的作用域遵循常规的C++作用域规则，从定义处开始到所在作用域结束。例如：

void func() {
    int a = 10;
    {
        int b = 20;
        // b的作用域从这里开始到这个块结束
    }
    // 这里不能访问b
}

模板函数：模板函数的作用域同样遵循常规规则，但由于其实例化的特性，模板函数的声明在其作用域内任何地方都可以实例化。例如：

template <typename T>
T multiply(T a, T b) {
    return a * b;
}

int main() {
    int result = multiply(5, 3); // 实例化出multiply<int>(int, int)
    return 0;
}

只要在multiply模板函数声明后的作用域内，都可以根据需要实例化它。

4. 头文件和源文件放置策略

普通函数：普通函数通常在源文件（.cpp）中定义，在头文件（.h）中声明。例如，add_int.h：

#ifndef ADD_INT_H
#define ADD_INT_H

int add_int(int a, int b);

#endif

add_int.cpp：

#include "add_int.h"

int add_int(int a, int b) {
    return a + b;
}

模板函数：由于模板函数在实例化时需要完整的定义，所以通常将模板函数的声明和定义都放在头文件中。例如，add_template.h：

#ifndef ADD_TEMPLATE_H
#define ADD_TEMPLATE_H

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

#endif

在main.cpp中使用时：

#include "add_template.h"

int main() {
    int result = add(2, 3);
    return 0;
}

如果将模板函数的定义放在源文件中，在实例化时可能会找不到定义，导致链接错误。因为模板函数的实例化是在包含模板定义的编译单元中进行的，而不是像普通函数那样在链接阶段统一处理。

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面试题：C++函数声明与定义和模板的关联及区别

知识考点

面试题答案

1. 声明与定义特殊之处

2. 实例化机制

3. 作用域

4. 头文件和源文件放置策略