Необходимость template<> для объявления полной специализации шаблонного класса

#cpp #история

Почему для объявления полной специализации шаблонного класса используется синтаксис
template<>? Зачем он нужен, если можно использовать просто название класса со специализируемыми
типами?
    

Ответы

Ответ 1

В С++ синтаксис template<> class SomeClass<аргументы> объявляет совершено новую сущность
- явную специализацию шаблонного класса. Хоть явная специализация и имеет связь с "главным"
шаблоном, ее содержимое (определение) является совершенно независимым от главного шаблона.

А синтаксис class SomeClass<аргументы> просто ссылается на уже существующую сущность
- на специализацию какого-то уже объявленного шаблонного класса SomeClass для данного
набора аргументов.

У этих синтаксисов совершено разные цели: объявление новой сущности vs. ссылка на
уже ранее объявленную сущность.

Также, когда речь идет об объявлениях специализаций членов классов, наличие или отсутствие
template <> также приводит к серьезным различиям в интерпретации таких объявлений (хотя
суть различия остается та же). См. https://ru.stackoverflow.com/a/934161/182825

Тут можно попытаться изобрести какой-то набор автоматических правил, которые, возможно,
позволили бы компилятору самому разобраться, что именно мы хотим сделать в каждом конкретном
контексте. Однако в С++ традиционно введение новых сущностей делается явно и для этого
выделен отдельный синтаксис объявления. Для явных специализаций этот отдельный синтаксис
- это именно синтаксис начинающийся с template <>.


Ответ 2

Изначально полную специализацию действительно объявляли без template<>, т.е.

template
struct A {

};

struct A {

};


, однако в стандарт вошёл именно вариант с template<> из-за неоднозначностей (ambiguities)
в более сложных случаях полных специализаций. Например:

// №1
template
struct A {
    template
    struct B {
        static int x;
    };
};

// №2
template<>
template
struct A::B {
    static unsigned x;
};

// №3
template<>
template<>
unsigned A::B::x;

// №4
template<>
struct A {
    template
    struct B {
        static long x;
    };
};

// №5
template<>
long A::B::x;


Здесь №2 - специализация члена шаблонного класса A для типа unsigned, №4 - полная
специализация шаблонного класса A для типа long, №3 - специализация члена шаблонного
класса A::B для типа unsigned, №5 - то же, что и №3 для типов long, но так
как присутствует полная специализация №4, в №5 только 1 template<> в отличие от 2 template<>
в №3. Если бы template<> отсутствовали, то специализации №3 и №5 были бы неотличимы.