面试题：C++ 函数模板全特化的代码复用性 - 中等难度

Question

请简述C++函数模板全特化与代码复用性之间的关系，并举例说明在哪些场景下，使用函数模板全特化会降低代码复用性，而在哪些场景下又能提高代码复用性。

Answer 1

C++函数模板全特化与代码复用性的关系

1. 全特化定义：函数模板全特化是针对特定类型提供的模板的完全特化版本，它为特定类型提供定制化的实现。
2. 与代码复用性的关系：
   • 降低代码复用性场景：当全特化实现与通用模板实现差异极大，几乎没有共用的代码逻辑时，会降低代码复用性。比如通用模板实现对所有类型进行简单加法操作，但对std::string类型全特化时，需要进行字符串拼接，其实现逻辑与通用模板的加法逻辑完全不同，无法复用通用模板代码。
   • 提高代码复用性场景：当对某些特定类型有特殊优化需求，但整体功能仍基于通用模板的核心逻辑时，全特化可以提高代码复用性。例如通用模板对各种数值类型进行排序，对于int类型，利用快速排序算法全特化实现，相比通用模板的冒泡排序，在int类型上性能更优，但排序的基本概念仍复用了通用模板。

降低代码复用性的场景示例

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

// 对std::string的全特化
template <>
std::string add<std::string>(std::string a, std::string b) {
    return a.append(b);
}

这里通用模板的加法逻辑无法复用到std::string的拼接实现，降低了代码复用性。

提高代码复用性的场景示例

// 通用模板，冒泡排序
template <typename T>
void sortArray(T arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size - 1; ++i) {
        for (int j = 0; j < size - i - 1; ++j) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                T temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

// 对int类型的全特化，快速排序
template <>
void sortArray<int>(int arr[], int size) {
    // 快速排序实现，这里省略具体代码
    // 虽然实现不同，但核心排序概念复用通用模板
}

这里int类型全特化版本在利用不同排序算法时，复用了通用模板的排序概念，提高了代码复用性。