模板_C++中文网

C++ 参考手册

模板是定义下列之一的 C++ 实体：

一族类（类模板），可以是嵌套类
一族函数（函数模板），可以是成员函数
一族类型的别名（别名模板）(C++11 起)
一族变量（变量模板）(C++14 起)
概念（制约与概念）(C++20 起)

模板以一或多个模板形参参数化，形参有三种：类型模板形参、非类型模板形参和模板模板形参。

当提供了模板实参，或仅对于函数和类 (C++17 起)模板，当模板实参被推导出时，它们替换各模板形参，以获得模板的一个特化（specialization），即一个特定类型或一个特定函数左值。特化亦可显式提供：对类和函数模板都允许全特化，只允许对类模板部分特化。

在要求完整对象类型的语境中引用某个类模板特化时，或在要求函数定义存在的语境中引用某个函数模板特化时，除非模板已经被显式特化或显式实例化，否则模板即被实例化（instantiate）（它的代码被实际编译）。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。在连接时，不同翻译单元生成的相同实例被合并。

模板的定义必须在隐式实例化点可见，这就是为何模板库通常都在头文件中提供所有模板定义的原因（例如大多数 boost 库仅有头文件）

语法


`template` `<` 形参列表 `>` requires-子句(C++20)(可选) 声明	(1)

`export` `template` `<` 形参列表 `>` 声明	(2)	(C++11 前)

`template` `<` 形参列表 `>` `concept` 概念名 `=` 制约表达式 `;`	(3)	(C++20 起)

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，命名空间作用域的静态数据成员，变量或类作用域的静态数据成员， (C++14 起)或别名模板 (C++11 起)的声明。它亦可定义模板特化。
形参列表	-	非空的模板形参的逗号分隔列表，其中每项是非类型形参、类型形参、模板形参或任何这些的形参包之一。
概念名制约表达式	-	见制约与概念 (C++20 起)

`export` 是一个可选的修饰符，声明模板被导出（用于类模板时，它声明其所有成员也被导出）。对被导出模板进行实例化的文件不需要包含其定义：有声明就足够了。`export` 的实现稀少而且在细节上互不一致。	(C++11 前)

模板形参列表可以后随一个可选的 requires-子句，它指定各模板实参上的制约。	(C++20 起)

	本节未完成原因：核心语法，模板形参，以及实例化，带出 class_template 和 function_template 间的公共内容

模板标识


模板名 `<` 形参列表 `>`

模板名	-	或为指名模板的标识符（该情况下称之为 "简单模板标识" ），或为重载运算符模板或用户定义字面量模板的名字。

指名模板特化的简单模板标识指名一个类。

指名别名模版特化的模板标识指名一个类型。

指名函数模板特化的模板标识指名一个函数。

模板标识仅当符合下列条件才合法

实参数量不多于形参，或有形参是模板形参包，
每个无默认模板实参的不可推导的非包形参都有一个实参，
每个模板实参都与对应的模板形参相匹配，
替换每个模板实参到其后续模板形参（若存在）中均成功，而且
(C++20) 若模板标识非待决，则其关联制约得以满足，如下所述。

无效的简单模板标识是编译时错误，除非它指名的是函数模板特化（该情况下可适用 SFINAE）。

template<class T, T::type n = 0> class X;
struct S {
  using type = int;
};
using T1 = X<S, int, int>; // 错误：过多实参
using T2 = X<>;            // 错误：第一模板形参无默认实参
using T3 = X<1>;           // 错误：值 1 不匹配类型实参
using T4 = X<int>;         // 错误：第二模板形参替换失败
using T5 = X<S>;           // OK

如果在简单模板标识的模板名指名受制约的非函数模板或受制约的模板模板形参，但不是作为未知特化的成员的成员模板，而且简单模板标识中的所有模板实参均非待决，则必须满足受制约模板的各项关联制约：

template<typename T> concept C1 = sizeof(T) != sizeof(int);
 
template<C1 T> struct S1 { };
template<C1 T> using Ptr = T*;
 
S1<int>* p;                         // 错误：不满足制约
Ptr<int> p;                         // 错误：不满足制约
 
template<typename T>
struct S2 { Ptr<int> x; };          // 错误，不要求诊断
 
template<typename T>
struct S3 { Ptr<T> x; };            // OK：不要求满足
 
S3<int> x;                          // 错误：不满足制约
 
template<template<C1 T> class X>
struct S4 {
  X<int> x;                         // 错误，不要求诊断
};
 
template<typename T> concept C2 = sizeof(T) == 1;
 
template<C2 T> struct S { };
 
template struct S<char[2]>;         // 错误：不满足制约
template<> struct S<char[2]> { };   // 错误：不满足制约

(C++20 起)

模板化实体

模板化实体（某些资料称之为 "temploid"）是任何定义（或对于 lambda-表达式为创建）于模板定义内的实体。下列所有实体都是模板化实体：

类/函数/变量 (C++14 起)模板
概念 (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项
任何模板化实体中定义或创建的实体：局部类，局部变量，友元函数，等等
模板化实体的声明中出现的 lambda 表达式的闭包类型

例如，以下模板中：

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

函数 A::f 不是函数模板，但仍被当做是模板化的。