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C++ 模板详解

1. 函数模板基础

template<typename T>
T max(T a, T b) {
    return b < a ? a : b;
}

由于历史原因，除了 typename 之外你还可以使用 class 来定义类型参数。应该优先使用 typename。

在编译阶段，模板并不是被编译成一个可以支持多种类型的实体。而是对每一个用于该模板的类型都会产生一个独立的实体。这个过程叫做实例化。

2. 两阶段编译检查（Two-Phase Translation）

模板分两步编译：

1. 模板定义阶段：检查不依赖于类型参数的部分
   • 语法检查（如缺少分号）
   • 未定义的不依赖模板参数的名称
   • 未使用模板参数的 static assertions
2. 模板实例化阶段：检查依赖类型参数的部分，确保所有代码有效

3. 模板参数推断

模板参数由被传递的调用参数决定。

类型推断中的类型转换

• 按引用传递：不允许任何类型转换，两个参数的类型必须完全一致
• 按值传递：允许退化（decay）转换——const/volatile 被忽略，引用被转换，数组/函数转为指针

默认调用参数

类型推断不适用于默认调用参数：

template<typename T>
void f(T = "");  

f(1);   // OK: T 推断为 int
f();    // ERROR: 无法推断 T 的类型

// 需要同时给模板参数默认值
template<typename T = std::string>
void f(T = "");
f();    // OK

4. 返回类型推断

C++14 起可以使用 auto 推导返回类型：

template<typename T1, typename T2>
auto max(T1 a, T2 b) {
    return b < a ? a : b;
}

C++11 中可以使用尾置返回类型：

template<typename T1, typename T2>
auto max(T1 a, T2 b) -> decltype(b<a?a:b) {
    return b < a ? a : b;
}

5. 公共类型（Common Type）

C++11 提供 std::common_type 来指定"更一般类型"：

#include <type_traits>

template<typename T1, typename T2>
std::common_type_t<T1,T2> max(T1 a, T2 b) {
    return b < a ? a : b;
}