模板
模板是 C++ 中定义以下内容的实体：
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(自 C++11 起) |
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(自 C++14 起) |
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(自 C++20 起) |
模板由一个或多个 模板参数 参数化，这些参数分为三种类型：类型模板参数、非类型模板参数和模板模板参数。
当提供模板参数，或者仅对于 函数 和 类(自 C++17 起) 模板，推断时，它们将被替换为模板参数以获得模板的 *特化*，即特定类型或特定函数左值。
也可以显式提供特化：完整特化 允许用于类、变量(自 C++14 起) 和函数模板，偏特化 仅允许用于类模板 和变量模板(自 C++14 起).
当在需要完整对象类型的上下文中引用类模板特化，或在需要函数定义存在的上下文中引用函数模板特化时，模板将被 *实例化*（实际上编译了它的代码），除非模板已经显式特化或显式实例化。类模板的实例化不会实例化任何成员函数，除非它们也被使用。在链接时，由不同翻译单元生成的相同实例化将被合并。
类模板的定义必须在隐式实例化点可见，这就是为什么模板库通常在头文件中提供所有模板定义的原因（例如，大多数 boost 库都是头文件库）。
内容 |
[编辑] 语法
template <parameter-list > requires-clause (可选) 声明 |
(1) | ||||||||
export template <parameter-list > 声明 |
(2) | (直到 C++11) | |||||||
template <parameter-list > concept concept-name = constraint-expression ; |
(3) | (自 C++20 起) | |||||||
| parameter-list | - | 一个非空的用逗号分隔的 模板参数 列表，每个参数都是 非类型参数、类型参数、模板参数 或任何这些类型的 参数包(自 C++11 起). |
| requires-clause | - | (自 C++20 起) 一个 requires 子句，它指定了对模板参数的 约束。 |
| 声明 | - | 声明一个类模板（包括结构体和联合体）、一个成员类或成员枚举类型、一个函数或成员函数、一个命名空间作用域的静态数据成员、一个变量或类作用域的静态数据成员(自 C++14 起)，或一个别名模板(自 C++11 起)。它也可以定义一个模板特化。 |
| 概念名称 约束表达式 |
- | 参见约束和概念 |
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export 是一个可选的修饰符，它将模板声明为导出的（当与类模板一起使用时，它将声明其所有成员都被导出）。实例化导出模板的文件不需要包含其定义：声明就足够了。export 的实现很少见，并且在细节上彼此不同。 |
(直到 C++11) |
| 本节不完整 原因：核心语法、模板参数和实例化，包含类模板和函数模板之间的共同内容。 |
[编辑] 模板标识符
模板标识符具有以下语法之一
模板名称 <模板参数列表 (可选)> |
(1) | ||||||||
operatorop <模板参数列表 (可选)> |
(2) | ||||||||
operator "" 标识符 <模板参数列表 (可选)> |
(3) | (自 C++11 起) (已弃用) | |||||||
operator 用户定义的字符串字面量 <模板参数列表 (可选)> |
(4) | (自 C++11 起) | |||||||
| 模板名称 | - | 一个标识符，它命名一个模板 |
| op | - | 一个可重载运算符 |
| 标识符 | - | 一个标识符 |
| 用户定义的字符串字面量 | - | "" 后跟一个标识符 |
一个命名类模板特化的简单模板标识符命名一个类。
一个命名别名模板特化的模板标识符命名一个类型。
一个命名函数模板特化的模板标识符命名一个函数。
如果满足以下所有条件，则模板标识符为有效
- 参数数量最多与参数数量相同或参数是一个模板参数包(自 C++11 起)。
- 对于每个没有默认模板参数的非包(自 C++11 起)非可推断参数，都存在一个参数。
- 每个模板参数都与相应的模板参数匹配。
- 将每个模板参数替换到以下模板参数（如果有）中，将成功。
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(自 C++20 起) |
无效的简单模板 id 是一个编译时错误，除非它命名一个函数模板特化（在这种情况下，SFINAE 可能适用）。
template<class T, T::type n = 0> class X; struct S { using type = int; }; using T1 = X<S, int, int>; // error: too many arguments using T2 = X<>; // error: no default argument for first template parameter using T3 = X<1>; // error: value 1 does not match type-parameter using T4 = X<int>; // error: substitution failure for second template parameter using T5 = X<S>; // OK
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当简单模板 id 的模板名称命名一个受约束的非函数模板或受约束的模板模板参数，但不命名一个未知特化的成员模板时，并且简单模板 id 中的所有模板参数都是非依赖的，则受约束模板的关联约束必须得到满足。 template<typename T> concept C1 = sizeof(T) != sizeof(int); template<C1 T> struct S1 {}; template<C1 T> using Ptr = T*; S1<int>* p; // error: constraints not satisfied Ptr<int> p; // error: constraints not satisfied template<typename T> struct S2 { Ptr<int> x; }; // error, no diagnostic required template<typename T> struct S3 { Ptr<T> x; }; // OK, satisfaction is not required S3<int> x; // error: constraints not satisfied template<template<C1 T> class X> struct S4 { X<int> x; // error, no diagnostic required }; template<typename T> concept C2 = sizeof(T) == 1; template<C2 T> struct S {}; template struct S<char[2]>; // error: constraints not satisfied template<> struct S<char[2]> {}; // error: constraints not satisfied |
(自 C++20 起) |
如果满足以下所有条件，则两个模板标识符为相同
- 它们的模板名称 或运算符引用同一个模板。
- 它们的相应类型模板参数是相同的类型。
- 由它们的相应非类型模板参数确定的模板参数值是模板参数等价的。
- 它们的相应模板模板参数引用同一个模板。
两个相同的模板标识符引用同一个变量、(自 C++14 起)类或函数。
[编辑] 模板实体
一个模板实体（或，在某些资料中，"temploid"）是任何在模板定义内定义（或，对于一个lambda 表达式，创建）(自 C++11 起)的实体。以下所有都是模板实体
- 一个类/函数/变量(自 C++14 起)模板
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(自 C++20 起) |
- 一个模板实体的成员（例如，类模板的非模板成员函数）
- 一个作为模板实体的枚举的枚举器
- 在模板实体内定义或创建的任何实体：局部类、局部变量、友元函数等
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(自 C++11 起) |
例如，在
template<typename T> struct A { void f() {} };
函数 A::f 不是函数模板，但仍然被认为是模板化的。
一个模板函数是函数模板或模板化的函数。
一个模板类是类模板或模板化的类。
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一个模板变量是变量模板或模板化的变量。 |
(自 C++14 起) |
[编辑] 关键字
[编辑] 缺陷报告
以下行为变更缺陷报告已追溯应用到以前发布的 C++ 标准。
| DR | 应用于 | 发布的行为 | 正确的行为 |
|---|---|---|---|
| CWG 2293 | C++98 | 确定模板 标识符是否有效的规则没有提供 |
提供 |
| CWG 2682 | C++98 C++14 |
模板函数/模板类 (C++98)/模板变量 (C++14) 的定义缺失 |
添加 |
| P2308R1 | C++98 | 如果它们的 相应非类型模板参数 不是模板参数等价的，则两个模板标识符不同 |
如果它们的相应 非类型模板参数值 不是模板参数等价的，则两个模板标识符不同 |
[编辑] 另见
| C 文档 用于 泛型选择
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