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模板

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模板
 

模板是一个 C++ 实体，它定义了以下之一

(C++11 起)
(C++14 起)
(C++20 起)

模板由一个或多个模板参数参数化，模板参数有三种：类型模板参数、非类型模板参数和模板模板参数。

当提供了模板实参，或者对于函数和类(C++17 起)模板，仅推导实参时，这些实参将替换模板参数以获得模板的*特化*，即特定类型或特定函数左值。

特化也可以显式提供：类、变量(C++14 起)和函数模板允许完全特化，部分特化只允许类模板和变量模板(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，或者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*（其实际代码被编译），除非该模板已被显式特化或显式实例化。类模板的实例化不会实例化其任何成员函数，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会被合并。

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（例如，大多数 Boost 库都是仅头文件）。

目录

[编辑] 语法

template <参数列表 > requires-clause (可选) 声明 (1)
export template <参数列表 > 声明 (2) (C++11 前)
template <参数列表 > concept 概念名 = 约束表达式 ; (3) (C++20 起)
参数列表 - 非空的逗号分隔的模板参数列表，每个参数要么是非类型参数、类型参数、模板参数，或其中任何一种的参数包(C++11 起)。
requires-clause - (C++20 起) 一个requires-clause，指定模板实参的约束。
声明 - 类（包括 struct 和 union）、成员类或成员枚举类型、函数或成员函数、命名空间范围的静态数据成员、类范围的变量或静态数据成员(C++14 起)，或别名模板(C++11 起)的声明。它也可以定义模板特化。
概念名
约束表达式 		- 参见约束与概念

export 是一个可选的修饰符，它将模板声明为*导出*（当与类模板一起使用时，它也声明其所有成员为导出）。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，并且在细节上存在分歧。

 (C++11 前)
本节不完整
原因：核心语法、模板参数和实例化，采用 class_template 和 function_template 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 <模板实参列表 (可选)> (1)
operator操作符 <模板实参列表 (可选)> (2)
operator "" 标识符 <模板实参列表 (可选)> (3) (C++11 起)
(已弃用)
operator 用户定义字符串字面量 <模板实参列表 (可选)> (4) (C++11 起)
1) 简单模板标识符。
2) 操作符函数模板标识符。
3,4) 字面量操作符函数模板标识符。
模板名 - 命名模板的标识符
操作符 - 可重载操作符
标识符 - 一个标识符
用户定义字符串字面量 - "" 后跟一个标识符


命名类模板特化的简单模板标识符命名一个类。

命名别名模板特化的模板标识符命名一个类型。

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，则模板标识符是*有效*的：

  • 实参数量至多与参数数量相同，或参数是模板参数包(C++11 起)。
  • 对于每个没有默认模板实参的不可推导非包(C++11 起)参数，都有一个实参。
  • 每个模板实参与对应的模板参数匹配。
  • 将每个模板实参代入后续模板参数（如果有）成功。
  • 如果模板标识符是非依赖的，则相关的约束条件满足如下所述。
 (C++20 起)

无效的简单模板 id 是编译时错误，除非它命名函数模板特化（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

当简单模板 id 的模板名命名一个受约束的非函数模板或受约束的模板模板参数，但不是未知特化成员模板，并且简单模板 id 中的所有模板实参都是非依赖的，则受约束模板的相关约束必须满足。

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
 (C++20 起)

如果满足以下所有条件，则两个模板标识符是*相同*的：

  • 它们的模板名或操作符指向同一个模板。
  • 它们对应的类型模板实参是相同的类型。
  • 由它们对应的非类型模板实参确定的模板参数值是模板实参等价的。
  • 它们对应的模板模板实参指向同一个模板。

两个相同的模板标识符指向相同的变量、(C++14 起)类或函数。

[编辑] 模板化实体

一个*模板化实体*（或在某些资料中称为“temploid”）是在模板定义中定义（或，对于lambda 表达式，创建）(C++11 起)的任何实体。以下所有都是模板化实体：

  • 类/函数/变量(C++14 起)模板
(C++20 起)
  • 模板化实体的成员（例如类模板的非模板成员函数）
  • 作为模板化实体的枚举的枚举器
  • 在模板化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。
  • 出现在模板化实体声明中的 lambda 表达式的闭包类型
 (C++11 起)

例如，在

template<typename T>
struct A
{
    void f() {}
};

函数A::f不是函数模板，但仍被认为是模板化的。


模板化函数是一个函数模板或一个模板化的函数。

模板化类是一个类模板或一个模板化的类。

模板化变量是一个变量模板或一个模板化的变量。

 (C++14 起)

[编辑] 关键词

template, export

[编辑] 缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告 应用于 发布时的行为 正确的行为
CWG 2293 C++98 没有提供确定模板
标识符是否有效的规则		 已提供
CWG 2682 C++98
C++14		 缺少模板化函数/模板类
(C++98)/模板化变量(C++14)的定义		 已添加
P2308R1 C++98 如果两个模板标识符的
对应的非类型模板实参
不模板实参等价，则它们是不同的		 如果它们的对应的
非类型模板参数值
不模板实参等价，则它们是不同的

[编辑] 另见

C 文档 关于 通用选择
取自“https://cppreference.cn/mwiki/index.php?title=cpp/language/templates&oldid=175216”