このテンプレート関数が期待どおりに動作しないのはなぜですか？

私はテンプレート関数について読んでいて、この問題で混乱しました：

#include <iostream>

void f(int) {
    std::cout << "f(int)\n";
}

template<typename T>
void g(T val) {
    std::cout << typeid(val).name() << "  ";
    f(val);
}

void f(double) {
    std::cout << "f(double)\n";
}

template void g<double>(double);

int main() {
    f(1.0); // f(double)
    f(1);   // f(int)
    g(1.0); // d  f(int), this is surprising
    g(1);   // i  f(int)
}

書いていない場合でも結果は同じですtemplate void g<double>(double);。

私はg<double>後でインスタンス化する必要があると思うf(double)ので、fin の呼び出しはgを呼び出す必要がありますf(double)。驚くべきことに、それはまだ呼び出すf(int)にg<double>。誰かがこれを理解するのを手伝ってくれる？

答えを読んだ後、私は私の混乱が本当に何であるかを理解しました。

これが更新された例です。それは私がのための専門を追加したことを除いて、ほとんど変わっていませんg<double>：

#include <iostream>

void f(int){cout << "f(int)" << endl;}

template<typename T>
void g(T val)
{
    cout << typeid(val).name() << "  ";
    f(val);
}

void f(double){cout << "f(double)" << endl;}

//Now use user specialization to replace
//template void g<double>(double);

template<>
void g<double>(double val)
{
    cout << typeid(val).name() << "  ";
    f(val);
}

int main() {
    f(1.0); // f(double)
    f(1);  // f(int)
    g(1.0); // now d  f(double)
    g(1);  // i  f(int)
}

ユーザーの専門化により、g(1.0)期待どおりに動作します。

コンパイラーはg<double>、同じ場所で同じインスタンス化を自動的に行わないでください（またはmain()、C ++プログラミング言語、第4版のセクション26.3.3で説明されているように、その後でも）。

名前fは従属名であり（T引数によって異なりますval）、2つのステップに解決されます。

1. 非ADLルックアップは、テンプレート定義コンテキストから可視の関数宣言...を調べます。
2. ADLは、テンプレート宣言コンテキストまたはテンプレートインスタンス化コンテキストのいずれからも見える関数宣言を調べます。

void f(double)、テンプレート定義のコンテキストから表示されていない、とADLはどちらかそれを見つけることができませんので、

基本型の引数の場合、関連する名前空間とクラスのセットは空です

あなたの例を少し修正することができます：

struct Int {};
struct Double : Int {};

void f(Int) { 
    std::cout << "f(Int)";
}

template<typename T>
void g(T val) {
    std::cout << typeid(val).name() << ' ';
    f(val);
    // (f)(val);
}

void f(Double) { 
    std::cout << "f(Double)";
}

int main() {
    g(Double{});
}

これで、ADLはvoid f(Double)2番目のステップで検出され、出力はになります6Double f(Double)。ADLを無効にするには、の代わりに(f)(val)（または::f(val)）を記述しf(val)ます。すると、出力は6Double f(Int)、例と一致してになります。

問題はf(double)、あなたがそれを呼び出す時点では宣言されていません。その宣言をの前に移動template gすると、呼び出されます。

編集：なぜ手動のインスタンス化を使用するのですか？

（関数テンプレートについてのみ説明します。類似の引数はクラステンプレートにも当てはまります。）主な用途は、コンパイル時間を短縮したり、ユーザーからテンプレートのコードを隠したりすることです。

C ++プログラムは、コンパイルとリンクという2つのステップでバイナリに組み込まれます。関数呼び出しのコンパイルを成功させるには、関数のヘッダーのみが必要です。リンクを成功させるには、コンパイルされた関数の本体を含むオブジェクトファイルが必要です。

これで、コンパイラーがテンプレート関数の呼び出しを検出したときの動作は、テンプレートの本体を知っているか、ヘッダーのみを知っているかによって異なります。ヘッダーのみが表示される場合は、関数がテンプレート化されていない場合と同じことを行います。リンカーの呼び出しに関する情報をオブジェクトファイルに書き込みます。ただし、テンプレートの本文も参照する場合は、別のことも実行します。本文の適切なインスタンスをインスタンス化し、この本文をコンパイルして、オブジェクトファイルにも挿入します。

複数のソースファイルがテンプレート関数の同じインスタンスを呼び出す場合、それらの各オブジェクトファイルには、関数のインスタンスのコンパイル済みバージョンが含まれます。（リンカーはこれを知っており、単一のコンパイル済み関数へのすべての呼び出しを解決するため、プログラム/ライブラリの最終バイナリには1つしかありません。）ただし、各ソースファイルをコンパイルするには、関数をインスタンス化し、コンパイルに時間がかかりました。

関数の本体が1つのオブジェクトファイル内にある場合、リンカはそれを行うだけで十分です。テンプレートをソースファイルに手動でインスタンス化することは、コンパイラに関数の本体を問題のソースファイルのオブジェクトファイルに挿入させる方法です。（それは関数が呼び出されたかのようですが、インスタンス化は関数呼び出しが無効になる場所に書き込まれます。）これが完了すると、関数を呼び出すすべてのファイルは、関数のヘッダーのみを知ってコンパイルできるため、各呼び出しで関数の本体をインスタンス化してコンパイルするのにかかる時間を節約できます。

2番目の理由（実装の非表示）は、今では理にかなっているかもしれません。ライブラリ作成者がテンプレート関数のユーザーが関数を使用できるようにしたい場合は、通常、テンプレートのコードを提供して、自分でコンパイルできるようにします。テンプレートのソースコードを秘密にしたい場合は、ライブラリのビルドに使用するコードでテンプレートを手動でインスタンス化し、ソースの代わりに取得したオブジェクトバージョンをユーザーに提供できます。

これは意味がありますか？