引言与概述

C++模板机制允许在定义类，函数，类型别名的时候将类型或值当作参数，这样定义的类和函数在运行时间和空间效率上并不逊色于手工打造的非通用的代码。

模板提供的代码是类型安全的。

模板是一种编译时期的机制，与手工编写的代码相比，并不会产生任何运行期开销。

对模板来说，只有当一个成员函数被使用时才会被生成代码。

一个通用的组件应该从一个或多个具体实例泛化而来，而不是简单的从第一原理直接而来。即我们可以先写一个具体的函数或者类，然后改成泛化类型。

模板简介

一个简单的模板

template <typename C>
class String {
public:
	String();
	explicit String(const C* c);
	//.....
private:
	static const int short_max = 15;//用于短字符串的优化
	int sz;
	C* ptr;
};

一个模板类的声明与普通class的声明差别不大，只需要添加关键字和将需要泛化的类型进行替换。

模板成员函数也可以不用定义在类内，也可以在外部定义，但模板成员函数本身还是一个模板，所以要显式声明一个模板：

template<typename C>
String<C>::String()：
sz(0),ptr(nullptr)
{}

模板实例化

模板实例化：从一个模板和一个模板实参列表生成一个类或者一个函数的过程。

{
  String<char> str;
}

即可以进行变量的声明，注意这里我们只创建了对象，即这个类型String< char > 编译器会为其生成默认构造函数和析构函数，不使用的成员对象或者函数则不会生成。

模板提供了一种用少量代码来生成大量代码的机制，但我们要小心实例代码的泛滥，造成内存的大量占用。
通过组合模板和简单内联可以消除很多直接或者间接函数调用的开销。

模板参数

模板机制的最大弱点是无法直接表达对模板参数的要求。

template <Container Cont, typename Elem>
  requires Equal_comparable<Cont::value_type, Elem>()
int find_index(Cont& c, Elem e);

但我们可以这写来进行模板参数的检查。
在C++20 出现了concept这种技术，可以帮助我们进行对模板参数要求的检查。

但这种检查是在编译过程中非常晚的时刻进行的，而且是在抽象层次很低的层次上运行的，帮助有限。

成员类型别名

如果我们想要在类外使用模板参数，目前只有使用成员类型别名这种方法：

template <typename C>
class String {
public:
	using value_type = T;
};

static成员

一个static的成员只有被真正使用时才被定义。

template <typename T>
struct X
{
	static int a;
	static int b;
};
int* p = &X<int>::a;

如果这就是全部代码，那么 a 会被报错为无定意，而b就不会。

模板与virtual

模板成员函数不能是虚函数，如果使用那么为虚函数实现的传统技巧虚表就很难使用，并且链接器的复杂性也会很高。

模板与嵌入类型

在模板中尽量避免嵌入类型，除非它们真正依赖所有的模板参数。

模板与友元

template <typename T>
class B;

template <typename T>
void A(const B<T>& b);

template <typename T>
class B {
public:
	friend void A<>(const B<T>& b);
};