【C++】模版详解

1、概念

C++模版分两类：函数模版和类模版
1）函数模板的格式

template <class 形参名，class 形参名，......> 返回类型 函数名(参数列表)
{函数体
}

例如：

template <class T> void swap(T& a, T& b)
{T t = a;a = b;b = t;
}

2）类模版的格式

template<class  形参名，class 形参名，…>   class 类名
{ ... };

例如：

template<class T> class A
{
public: T a; T b; T add(T &c, T &d);
};

注意：模板的声明或定义只能在全局，命名空间或类范围内进行。即不能在局部范围，函数内进行，比如不能在main函数中声明或定义一个模板。

C++模版概念参见博客：https://blog.csdn.net/qq_52905520/article/details/127455728

2、模版的编译

1）预处理
模版虽然和宏相似，但是模版是在编译阶段处理的，而不是在预处理阶段。
下面是执行预处理的结果：（g++ -E AddDouble.cpp -o AddDouble.i）

2）编译
模版在不同的源码中，被实例化为相同的类型时，会产生很多重复的代码。
例如在两个源码中使用了模版实例化为相同的类型（int），后编译为汇编代码时（g++ -S），产生的函数标志相同：_Z7addTempIiET_S0_S0_

3）链接
重复代码消除：模版在不同的源码中，被实例化为相同的类型时，会产生很多重复的代码，C++编译器在链接时，会消除重复的代码。

查看汇编代码，可以看到 模版函数被标记为 comdat

什么是comdat？
comdat（Common Data Area）是链接器用来处理重复代码和数据的一种机制，它允许链接器在生成最终的可执行文件或库时，合并（或“折叠”）相同的函数和数据定义，以减少最终程序的大小。

comdat 的工作原理：

• 编译时：当使用编译器编译C++代码时，编译器会识别出可以安全合并的代码和数据（如内联函数、模板实例化等），并将它们放置在带有comdat属性的段中。
• 链接时：链接器遍历所有输入对象文件（.obj），查找带有comdat属性的段。对于每个comdat段，链接器会检查是否已经有一个相同的段被包含在了最终的程序中。如果是，链接器会丢弃当前遇到的这个段，因为它已经被之前的某个段所代表。这样，相同的代码或数据只会在最终的程序中出现一次。