Непонятен принцип работы шаблонных функций

#cpp

Во время продвижения в своем обучении программированию плавно подошел к теме шаблонных
функций.


  С помощью шаблона функции можно определить алгоритм, который будет
  применяться к данным различных типов...



Объясните мне пожалуйста, зачем при указании названия функции
необходимо указывать еще и тип этой функции(напримерtemplate voidsort(){...}). Разве template  не
выполняет роль типа функции?
Тип формальных параметров функции определяется исходя из того, какие типы мы задаем
самостоятельно. Тогда о каких данных
различных типов идет речь в цитате, приведенной из книге, по которой
я занимаюсь?


Очень буду рад развернутым ответам, желательно с примерами. Заранее благодарю!
    

Ответы

Ответ 1

Тип формальных параметров функции определяется исходя из того, какие типы мы задаем
самостоятельно. Тогда о каких данных различных типов идет речь в цитате, приведенной
из книге, по которой я занимаюсь?


Вы пишите обобщенный код, например:

template 
T mul(T lv, T rv) {
   return (lv * rv);
}


, требуя, чтобы для типа Т была определена операция *, иначе - ошибка компиляции.

При вызове данной функции с доменами разных типов, например так:

mul(12, 22);        // но не mul(12, 22)
mul(12, 22); // [1] а вдруг ?)  
mul(12.0, 22.0)     // но не mul(...)


тип выведется автоматически, тип указывать не следует если на то нет явной причины[1].

Как это сделать проще (-std=c++11):

template 
auto mul(T lv, T rv) -> decltype(T * T) {
   return (lv * rv);
}


Как это сделать проще (-std=c++14):

template 
decltype(auto) mul(T lv, T rv) {
   return (lv * rv);
}


В данном контексте - неявное преимущество. Давайте посмотрим на следующий пример:

template 
? mul(T lv, U rv) {
    return (lv * rv);
}


Что будем выводить? T? U? :)

Про вывод типов хорошо написано у Мейерса в книге Эффективный и современный C++


  Объясните мне пожалуйста, зачем при указании названия функции необходимо указывать
еще и тип этой функции(напримерtemplate  void sort(){...}). Разве template  не выполняет
роль типа функции?


Чтобы работал вывод типов )))

P.S. Как-то режет слух это выражение - "тип функции", сразу в воздухе чувствуется
запах Haskell'a с Type -> Type ... Наверное, лучше употреблять термины вроде тип возвращаемого
значения, типы параметров и т.д.


  Объясните мне пожалуйста, зачем при указании названия функции необходимо указывать
еще и тип этой функции(напримерtemplate  void sort(){...}). Разве template  не выполняет
роль типа функции?


Не всегда параметры типа - типы, например:

template 
constexpr size_t array_size(T(&)[N]) noexcept { 
    return N; 
}


Как видите, T понадобился только для того, чтобы вывести тип параметра функции, в
теле же функции - ни одного упоминания.

FIX.:

template 
auto mul(T lv, T rv) -> decltype(/* T * T */ lv * rv) {
   return (lv * rv);
}


Ответ 2

Объясните мне пожалуйста, зачем при указании названия функции необходимо указывать
еще и тип этой функции


Вы хотели сказать тип возвращаемого значения (у вас это void). Вообще-то для функций
его всегда нужно указывать, этот случай не исключение.

template  указывает, что следующее далее определение зависит от типа,
который в определении обозначен как type, но как именно зависит, не предписывает: будет
ли type в типах аргументов, типе возвращаемого значения, в типе локальной переменной
в теле функции, нескольких местах или не будет вовсе (такое тоже возможно).


  Тип формальных параметров функции определяется исходя из того, какие типы мы задаем
самостоятельно. Тогда о каких данных различных типов идет речь в цитате, приведенной
из книге, по которой я занимаюсь?


Шаблонная функция сама по себе ещё не функция, у неё неполное определение. Эта неполнота
ограничивается как раз параметрами шаблона, в вашем случае единственным типом type.
Для разных наборов параметров (у вас — для разных типов) этот шаблон создаст ("инстанцирует")
различные функции. А не одну-единственную.

В совокупности один и тот же алгоритм действительно применяется с разными типами,
но происходит это в разных функциях.


Ответ 3

Разве template  не  выполняет роль типа функции?


Нет, оно является частью объявления шаблона, а не объявления функции. Тип возвращаемого
значения в примере — void.


  Тогда о каких данных различных типов идет речь в цитате, приведенной из книге,
по которой я занимаюсь?


Достаточно немного усложнить пример и фраза из книги сразу станет очевидна:

template 
void sort_des(Type *arr, size_t sz) {
  for (size_t i=0; i
Ответ 4

Ну а если я напишу такой простой пример:

#include 
#include 
using namespace std;
template < class tp >
void f()
{
    cout << typeid(tp).hash_code();
}

int main()
{    
    f();
    f();
    ...
    return 0;
}


Что вы тогда скажете?..

Тут функция имеет тип не возвращаюший ничего и не имеющий аргумент. Аргумент шаблона
может выражать любую абстракцию, в том числе и тип возврата функции и тип аргументов
функции и не иметь отношения ни к аргументам функции, ни к возвращающему типу. 

Не путайте инстанцирование шаблона по типу аргумента функции с  типом функции. Компилятор
не должен вместо вас решать что вы хотите получить в результате выполнения функции
и какие аргументы вы хотите ей передать, а шаблонная функция определяется во время
компиляции.   Может кто то другой обьяснит получше. Я в этом плане не спец, но надеюсь
вы кое что понели...