基本介绍

本部分介绍了 C++ 模板的语言特征和基本概念。通过函数模板和类模板的例子来讨论一般的目标和概念。然后继续介绍一些高级的模板功能比如 nontype template parameters, 变长参数模板，typename 关键字，成员模板。同时也会讨论如何处理移动语义，如何生命参数，如何使用 generic code 来进行编译期编程。最后以库作者经常使用的 tips 来结尾。

为什么使用模板

C++ 要求我们声明变量，函数，或者其他特定类型的 item。但是很多代码看起来只是不同类型的重复。比如，快排算法的实现适配到不同的数据结构（比如 array of int or vector of string 或者其他能够比较的类型）

如果你使用的编程语言不支持元编程：

  1. 你需要为不同的类型重复实现相同的行为
  2. 你可以使用通用类型比如 Object or void* 实现通用代码
  3. 你需要使用预处理器

如果你只有其他编程语言的经验，你可能做过上述事情。但是每种方案都有其缺陷：

  1. 如果你重复实现，代码复用性变低
  2. 如果你在通用类型上实现通用代码，类型检查的优势就没了，类型可能本来有约束，但是代码标识丢失了这种信息
  3. 如果使用预处理器，代码使用了某种“愚蠢的文本替换机制”，没有 scope 和 type 的概念，可能导致很难查的错误

模板是规避上述问题的方案，模板可以给未指定的类型编写函数或者类。当你使用模板时，你将 type 作为参数，因为模板时语言特性，你获得了 scope 和 type 的全部支持。

在现代编程中，模板无处不在。比如，在 C++ 标准库中几乎所有的代码都是模板代码。标准库提供了排序算法和容器。然而，这只是开始，模板可以特化行为，优化代码，参数化信息。这些应用在后面的章节探讨。首先让我们开始一个简单的模板。

函数模板

1.1 概览

1.1.1 定义模板

1.1.2 使用模板

1.1.3 两阶段转换

1.2 模板参数推导

1.3 多个模板参数

1.3.1 返回类型模板参数

1.3.2 推导返回类型

1.3.3 Common Type 作为返回类型

1.4 默认模板参数

1.5 重载函数模板

1.6 但是，我们不应该？

1.6.1 按值还是按引用传参？

1.6.2 为什么不用 inline？

1.6.3 为什么不用 constexpr？

1.7 总结

  • 函数模板定义了不同模板参数的函数族
  • 当函数参数以来模板参数时，函数模板会推导对应的参数类型
  • 你可以显式限定模板参数
  • 你可以定义模板参数的默认值。而且可以是更前面没有默认值的模板参数
  • 你可以重载函数模板
  • 当重载函数模板时，你需要确保只有一个函数可以匹配到调用方
  • 当重载函数模板时，显式限制你的修改
  • 确保编译器可以在调用前知道所有函数模板