C++如何获取模板函数实例的地址？

Question

抱歉，这段代码有些复杂（在此处也是如此）

。

#include <memory>
#include <cstdio>

template< typename T, size_t N, typename ... Args >
 void test_1 ( Args ... args)
 {
    using namespace std;

    if constexpr( 1 > (sizeof... (args))  ) {
         return;
    }
    else 
    {
    auto    arg_list [[maybe_unused]] = { args ... };
    }
 }
    template< typename T, size_t N, typename ... Args >
    void test_2 ( Args ... args)
    {
      auto  arg_list [[maybe_unused]] = { args ... };
    }
  ///////////////////////////////////////////////////////////
 int main()
 {
     test_1<int,3>(1,2,3);
     test_2<int,3>(1,2,3);

// taking the function pointer (aka address of) leads to
// full instantiation of function template 
constexpr auto adr_1 [[maybe_unused]] = std::addressof(test_1<int,3>);
// no can do --> constexpr auto adr_2 = std::addressof(test_2<int,3>);

}

因此，从上面的内容可以看出，获取模板函数指针（即地址）会导致函数模板的完全实例化。

这有点不幸。如果获取模板函数实例化的地址，那么将产生一个完全实例化。即使永远不会调用该函数。

     // pointer to instance made but instance never used
     constexpr auto adr_5 [[maybe_unused]] = std::addressof(test_1<float,9>);
     // pointer to instance made but instance never used
     constexpr auto adr_of_big_foot_gun 
           [[maybe_unused]] = std::addressof(test_1<bool,99>);
     // pointer to instance made but instance never used
     constexpr auto adr_of_crazy [[maybe_unused]] = 
                 std::addressof(test_1<char, 0xFFFF>);

现在，如何绕过这个问题呢？请注意上述代码意味着编译器会执行以下操作：

        // this line
        std::addressof( test_2<int,3> )

        // provokes something like this
        // which needs to be compiled
        test_2<int,3>(void) ;

这就是为什么我们可以获取上面的test1地址，但不能获取test_2的原因。对我来说，这根本没有任何意义。而且，具体来说，这意味着编译函数模板实例，好像使用空参数调用它一样？换句话说，如果没有constexpr-if，那么很难编写上面的test_1。这又（几乎）意味着没有c++11和c++14。

请讨论...

- user10133158

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无法绕过这个问题。必须存在某些东西才能有地址。您期望未实例化的函数模板特化的地址是什么？ - Michael Kenzel

所以，你想避免实例化，但你期望什么指针值呢？你只需要函数类型吗？ - ivaigult

你是否试图进行像“函数指针被调用时实例化函数”这样的优化？如果是这样，那么这是不可能的，因为C++只在编译时执行这些技巧。如果你可以接受adr_1 == nullptr，那么只需将你的函数指针类型进行typedef并将其赋值为nullptr即可。 - ivaigult

是的，这正是编译器中非常不错的功能。 - user10133158

请注意std::addressof(test_1<int,3>) != std::addressof(test_1<int,3,char>)，因此无效的test_2<int,3>地址无论如何都是无用的。 - Jarod42

Answer 1

这有点不幸。如果一个模板函数实例化的地址被获取，那将会产生完整的实例化。

这并不是不幸的事情。这就是语言的工作方式。如果您获取模板函数的地址（从函数模板实例化的函数），那么该函数必须存在。换句话说，它必须从相应的函数模板实例化。

如何规避这个问题？

没有办法。这是一种预期行为，完全合理。

- Edgar Rokjān

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感谢您的回答。也许对我来说，这根本没有任何意义。我的意思是编译有趣的模板实例，就好像使用void参数调用它一样。这又意味着，如果没有constexpr-if，那么很难编写上面的test_1。这又（几乎）意味着没有c++11和c++14。 - user10133158

@Edgar Rokjan "你不能专门化函数模板"。我认为你可以？https://de.cppreference.com/w/cpp/language/template_specialization - phön

@phön 我丢失了一个重要的单词：部分地。非常感谢您的审查！ - Edgar Rokjān

@phön，我已经从问题中删除了“专业化”一词，因为在Edgar正确的上下文中，它是不相关的使用情况。 - user10133158

函数模板本质上只是一个模板，在实例化之前并不存在于真正的程序中。你无法取得不存在的东西的地址。如果您想要实例化特定版本的模板函数，可以传递这些类型参数: test_2<int, 3, char, double, int> 等等。 - Michał Łoś

Answer 2

为了获取一个地址，你需要完整的实例化，否则就没有指向的对象。请记住，在运行时编译器不会完成部分参数化模板的生成。即使在仅知道函数指针的不同调用点上，编译器也无法实例化模板，因为它可能不知道该模板。 test2<int, 3, ...>（或者同样的test1）的实例是不同的函数，取决于传递的参数，它们永远不可能有一个通用的地址。例如，test2<int,3, int> 和 test2<int, 3, int, int> 是不同的，它们接受不同的参数并对其执行不同的操作。它们的地址不同，相应的函数指针类型也不同。

根据你使用地址的方式，你可能可以通过模板参数化（如果指针本身是被实例化或未被实例化的模板的一部分）或constexpr-if结构在编译时将它们关闭。

如果所有的对象文件中都没有指针的引用，链接器有可能会通过正确的选项删除不必要的实例化模板，但这并不是保证的，并且编译时间仍然会受到影响。

- PaulR