具有模板化成员函数的类，是同一个类吗？

Question

我对模板化成员函数有点困惑，假设我们有一些带有模板化成员函数的奇怪结构，如下所示：

struct Foo
{
    template <typename T> void f(T t) {};
};

然后，我们将该结构存储到某个标准容器中：

std::vector<Foo> V;

V.push_back(Foo());
V.push_back(Foo());
V.push_back(Foo());
V.push_back(Foo());

下一个；让我们调用模板化成员函数的不同实例：

V.at(0).f<int>(1);
V.at(0).f<char>(2);
V.at(1).f<float>(3.4f);
V.at(2).f<double>(5.6);
V.at(3).f<long>(7);

最后是问题：

¿ Foo 类的所有实例都来自同一个类？ 似乎答案是肯定的，但是……第一个 Foo 实例最后有两个 f 成员函数的重载：

[0] Foo::f(int t);
[0] Foo::f(char t);

另一方面，其他 Foo 实例似乎只有一个版本的 f 函数。所以显然每个实例的基类型由于成员函数的不同而不同。

[1] Foo::f(float t);
[2] Foo::f(double t);
[3] Foo::f(long t);

¿ f 函数在哪里实例化？ 显然我们只能从第一个 Foo 实例中获取 Foo::f(int t) 函数的地址，因为该函数只属于该实例；其他功能也一样。

提前致谢。

Answer 1

所有的重载都是编译器为Foo::f 成员函数生成的，你可以认为它是手工写出来的。

重载生成（模板实例化）不是基于实例的，而是基于类的，类本身将所有模板实例化（就像编写了不同类型的所有重载一样）在类的主体中，对于给定的类型 T)

所以在你的情况下：

struct Foo 
{     
   template <typename T> void f(T t) {}; 
}; 

会变成（概念上）

struct Foo 
{     
   void f<int>(int t) {}; 
   void f<char>(char t) {}; 
   void f<float>(float t) {}; 
   ...
   /// all the other uses of f with different types, anywhere in your code.
}; 

这是人们反对模板的原因之一，它被称为“代码膨胀”。

Answer 2

¿ Foo 类的所有实例都来自同一个类？看来答案是肯定的

是的，所有实例都属于同一类型。

但是...第一个 Foo 实例最后有两个 f 成员函数的重载

重载是每个类型的，而不是每个实例的。该类型将包含所有重载，无论模板函数在哪个对象上被实例化。

¿ f 函数在哪里实例化？显然我们只能从第一个 Foo 实例中获取 Foo::f(int t) 函数的地址，因为该函数只属于该实例；其他功能也一样。

它们被编译器实例化（编译成二进制代码），where 不是一个正确的问题（除了二进制）。成员函数的地址只能从 class 中获取，而不能从任何实例中获取，正如我已经提到的，成员函数是 per-type，而不是 per-instance。

Answer 3

所有Foo 实例都具有所有重载，并且它们都是同一类型，因为Foo 本身不是模板类。

函数在编译时在目标代码中实例化。

Answer 4

让我们看一个不同的例子：

struct Foo
{
    void f(int);
    void f(double);
};

// ...
Foo foo1, foo2;
foo1.f(3);
foo2.f(3.0);

这完全类似于您自己的版本，除了编译器不会创建方法f() 的新实例。我们只在foo1 上调用方法f(int)，我们只在foo2 上调用方法f(double)。你认为它们现在有不同的类型，只是因为我们没有在每个实例上调用所有方法吗？

方法与类相关联，而不是与实例相关联。您的代码生成的所有方法重载都是 Foo 类的方法，并且您的所有实例都具有相同的类型。