C++/模板

C++的模板（Templates）是为了解决类型参数化问题，允许在编写代码时不固定类型，而是在编译时根据需要传入具体类型，支持类型的参数化。

C++模板是在编译时进行实例化的。C++编译器根据模板的定义生成不同类型的代码，并在编译过程中根据实际传入的类型生成相应的类或函数。

这意味着模板是静态的，编译器在编译期间确定最终的类型。
通过模板，C++可以进行“零开销抽象”，即编译器优化掉模板相关的代码，最终生成非常高效的机器代码。

C++模板非常强大，可以在编译时进行复杂的计算，这种特性被称为模板元编程。通过SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）等机制，C++模板可以根据类型的特性做出条件选择。可以通过递归模板、SFINAE、类型萃取等方式实现强大的功能。

C++11及之后的版本引入了变长模板参数（Variadic Templates），允许模板参数的数量是可变的，这使得C++可以编写更加灵活的泛型代码。例如，使用std::tuple和std::make_tuple等功能。

模板形参

模板定义以关键字template开始，后接模板形参表（template parameter list），模板形参表是用尖括号括住的一个或者多个模板形参的列表，形参之间以逗号分隔。模板形参可以是：

表示类型的类型形参（type parameter）。类型形参跟在关键字class或typename之后声明。不允许cv限定。在 C++11 之前，类型的模板实参不允许是局部类型（local type）、无链接性的类型（type with no linkage）、无名类型（unnamed type）或包括了这三种情形的复合类型。因为这些类型不具备全局链接性或命名。然而，C++11 以后，这些限制被放宽，允许使用局部类型、无名类型等作为模板参数，使得模板编程更加灵活和强大。
表示常量表达式的非类型形参（non-type parameter）。非类型形参跟在类型说明符之后声明。允许用const或volatile限定。不允许声明为浮点型、class类型、void型。允许声明为下述形式：
- 整型或枚举型
- 到对象的指针或函数指针，必须是常量指针
- 到对象的引用或函数引用，必须是常量引用
- 成员指针
- nullptr_t
- 模板的非类型参数被声明为数组或函数的，将被decay为指针或函数指针。例如：

模板特化

模板特化允许对特定类型做优化，或者去修正模板对某一特定类型实例化之后的行为。

模板特化分为：

全特化：
偏特化：

别名模板

别名模板（aliase template）是C++11引入的技术。在C++03标准中，可以用typedef给全特化模板定义新的类型名。但是不允许用typedef施加于偏特化模板上。C++11增加了给偏特化模板增加别名的功能，例如：

template <typename First, typename Second, int Third>
class SomeType;

template <typename Second>
using TypedefName = SomeType<OtherType, Second, 5>;

//using在C++11中也可用于其他的类型别名的声明:
typedef void (*FunctionType)(double);       // Old style
using FunctionType1 = void (*)(double); // New introduced syntax

默认模板参数

模板形参可以给出默认值（default arguments for template parameters）。如果一个模板参数给出了默认值，那么模板形参列表中在其后声明的模板参数都应该给出默认值。例如：

template<class T = char, class U, class V = int> class X { }; //编译出错，或者给出U的默认值，或者不给出T的默认值

可变参数模板

省略号(...)在可变参数模板中有两种用途：

省略号出现在形参名字左侧，声明了一个参数包（parameter pack）[1]。使用这个参数包，可以绑定0个或多个模板实参给这个模板参数包。参数包也可以用于非类型的模板参数。
省略号出现在包含参数包的表达式的右侧，称作参数包展开（parameter pack expansion），是把这个参数包解开为一组实参，使得在省略号前的整个表达式使用每个被解开的实参完成求值，所有表达式求值结果被逗号分开。这种表达式必须是可接受任意个数的以逗号分开的子表达式。注意这里的逗号不是作为逗号运算符。

如果在一个参数包展开中同时出现了两个参数包的名字，则二者在一起同时展开，且应该具有相同长度。这可能出现在类模板带有一个参数包，它的嵌套的类模板或成员函数模板带有另一个参数包。