2023 年 5 月 7 日

定义位置

类模板只能在全局或者类声明中定义，不能在块或者函数中定义。

类模板外函数定义的写法

类模板中定义函数，T 类型参数可以省略；在类模板中声明，但在外提供函数定义，就需要在定义处给出完整的类型参数：

template<typename T> void Stack<T /* 不能省略 */>::push (T const& elem) { /* impl */ }

一个例外是析构函数和构造函数的名称处，因为这里不表类型，而是表示函数名。

template<typename T> void Stack<T>::Stack() { /* impl */ }
//                                   ^^^^ 这里不能加参数T

P30 处理友元函数，比如向输出流打印。最简单的还是直接在类模板中提供定义：

friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Stack const& s) {
    for (auto const& i : s.elems) os << i << ' ';
    return os;
}

如果只在类模板中写声明，要么 ① 把函数写成模板函数，并使用不同的类型参数符号，然后在类外补上定义：

template <class U> friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Stack<U> const& s);

② 要么先声明类模板，再声明这个模板函数，然后在类中写：

friend std::ostream& operator<< <>(std::ostream& os, Stack const& s);

其中<>表示函数需要匹配某个模板。最后在类外补上定义。

按需实例化

类模板只会实例化那些被用到的成员函数。这虽然降低了空间开销，但也使得一些问题很难被发现，比如常常在添加新的功能（调用之前没被调用的函数）后才发现旧代码无法编译的问题。

特化

可以用 template <> 特化类模板。若特化类模板要在外给出函数定义，只需要把他当成普通的类，不要再加 template <>。

template<> class Stack<std::string> { /* impl */ };
void Stack<std::string>::push (std::string const& elem) /* impl */

偏特化

template<typename T>
class Stack<T*> { /* impl */ }
//         ^^^ 注意这个尖括号是相对类模板的定义多出来的

偏特化任何模板时不能再提供默认模板参数，省略会导致继承默认参数，不省略则可以额外指定。特化函数模板时不能再提供函数默认参数值，但也不能省略参数声明。（一个是写在尖括号 <> 里的，一个是写在小括号 () 里面的。）

偏特化是可以有更多的模板参数的，这样才能表达更加复杂和具体的结构，比如任意一个指向成员的指针至少需要两个模板参数来精确表达：

template<typename T, typename C>
class List<T* C::*> {
    // 略
};

默认参数

类模板的默认参数应该放到靠后的位置，因为类模板是不能通过参数推导的。这个和模板函数注意对比。

Alias Templates

namespace std {
    template<typename T> using add_const_t = typename add_const<T>::type;
}

alias templates 不能被特化。

C++ 17 省略类模板参数

Stack<int> intStack1;
Stack<int> intStack2 = intStack1;
Stack intStack3 = intStack1; // 能推断出类型参数是 int

由于推导的类型不一定是我们想要的，我们有时应该尽量在成员函数中写成接受值（而不是引用）的形式，从而使得数组能退化成首元素指针。P41

存在疑问时，类模板参数推导倾向于拷贝，而不是将参数作为子元素。P43

C++ 类模板在推导参数时不支持偏特化。就算是空参数也不行（空参数是 Java 的语法）。比如 Stack stk {"2"}; 正确，而 Stack<> stk {"2"}; 错误。

Deduction Guide

Stack(char const*) -> Stackstd::string;

对于聚合类模板也可以定义推导规则，比如：

template<typename T>
struct ValueWithComment {
    T value;
    std::string comment;
};

ValueWithComment(char const*, char const*)
  -> ValueWithComment<std::string>;

这样 ValueWithComment vc2 = {"hello", "initial value"}; 就会被推导规则引导。如果没有这条规则，代码就无法通过编译，因为推导是根据类模板构造函数的参数进行的，而聚合类没有构造函数。

注意，C++20 不需要 deduction guide 也可以编译上面的代码，应该是聚合类的定义、类模板参数推导要求有改动。

其他：

• 还能对推导规则添加 explicit 关键字。
• deduction guide 本身可以是模板：template<typename T> S(T) -> S<T>;
• 和 auto 一样，当模板类参数被省略时，想要在同一语句中声明两个变量，必须保证他们的参数类型一致。
• deduction guide 本身只用于引导参数推导，不用于实际调用。因此对于多个引用类型（左引、右引）的构造函数，只需要写一个“值类型作为参数”的推导规则。