现代C++（Modern C++）基本用法实践：四、模板

概述

C++的模板是泛型编程思想的一种实现。C++是强类型语言，处处强调类型。同样的加法运算，int和float的加法运算需定义两个函数（重载），而使用模板则可以只用一个函数（见下面示例）。

这类似我们面向对象所说的多态（定义加法运算，各个类型有不同的实现），所以是所谓静多态的一种实现方式，不同的是，模板在编译期展开生成int和float两个加法函数，如：

template<class T>
T add(T a, T b)
{
  return a + b;
}

int v1 = add<int>(1, 2);

// 不显式声明模板参数类型，编译器会试图推断
float v2 = add(1.5f, 2.5f);

/*
实际上编译器生成了两个函数
int add<int>(int a, int b)
float add<float>(float a, float b)
*/

模板不光支持函数模板，还有类模板等，思想是一样的（详情见下面例子）。

模板还有一些特性机制如：模板特化，SFINAE（substitution failure is not an error 替换而非错误），变长参数模板等，另外模板在元编程中也是十分重要的组成部分，我对元编程没有太多实践，读者有兴趣可以自行搜索。

用法举例

参考测试项目ModernCppTest/modrenc_template.cpp

主要内容：

• 函数模板&Lambda函数模板
• 类模板
• 别名模板
• 变量模板
• 值（枚举）作为模板参数（其实int类型也可以）
• 模板特化
• 变长参数模板
• 模板函数的完美转发

#include "ModernCppTestHeader.h"

namespace n_template{

	template <class T>
	void template_func(T t)
	{
		LOG_VAR(t);
	}

	template <class T>
	class Number
	{
	public:
		T v;
		Number(T v) : v(v)
		{
			LOG_VAR(v);
		}
	};

	template <class T>
	constexpr T pi = T(3.1415926f);

	template <int INTVAL>
	void log_template_int_value()
	{
		LOG_VAR(INTVAL);
	}

	enum class EAnim : int {
		Other = 0,
		Cat = 1,
		Dog = 2,
	};

	template<EAnim Ty>
	class Anim
	{
	public:
		void Bark() { LOG("默认：动物叫"); }
	};

	template<>
	class Anim<EAnim::Dog>
	{
	public:
		void Bark() { LOG("狗：汪汪！"); }
	};

	template<>
	class Anim<EAnim::Cat>
	{
	public:
		void Bark() { LOG("猫：喵喵！"); }
	};

	// 注意递归基
	void log_values()
	{
		LOG("展开结束");
	}

	template<class T, class... ARGS>
	void log_values(T value, ARGS... args)
	{
		LOG(value);
		log_values(args...);
	}

	template<class T>
	void func_plus(T&& a)
	{
		auto v = a;
		LOG("func_plus v = " << a);
	}

	template<class T, class... ARGS>
	void func_plus(T&& a, T&& b, ARGS... args)
	{
		func_plus(a + b, std::forward<ARGS>(args)...);
	}

	template<class T>
	void func_mul(T&& a)
	{
		auto v = a;
		LOG("func_mul v = " << a);
	}

	template<class T, class... ARGS>
	void func_mul(T&& a, T&& b, ARGS... args)
	{
		func_mul(a + b, std::forward<ARGS>(args)...);
	}

	template <class... ARGS>
	void call_func(const std::string& name, ARGS&&... args)
	{
		if (name == "plus")
			func_plus(std::forward<ARGS>(args)...);
		else if (name == "mul")
			func_mul(std::forward<ARGS>(args)...);
		else
			LOG("Unknown function name: " << name);
	}
}

template<typename T>
using Num = n_template::Number<T>;

void template_test()
{
	LOG_FUNC();

	LOG_TAG(" 函数模板 ");
	{
		n_template::template_func(1);
		n_template::template_func(1.25f);

		LOG("Lambda 函数模板");
		auto f = []<class T> (T t) { LOG_VAR(t); };
		f(1);
		f(1.25f);
	}

	LOG_TAG("类模板");
	{
		n_template::Number(1);
		n_template::Number(1.25f);
	}

	LOG_TAG("别名模板");
	{
		Num<int>(1);
		Num<float>(1.25f);
	}

	LOG_TAG("变量模板");
	{
		auto v1 = n_template::pi<int>;
		auto v2 = n_template::pi<float>;
		LOG_VAR(v1);
		LOG_VAR(v2);

		n_template::log_template_int_value<10>();
		n_template::log_template_int_value<20>();
	}

	LOG_TAG("枚举变量模板&模板特化");
	{
		n_template::Anim<n_template::EAnim::Dog>().Bark();
		n_template::Anim<n_template::EAnim::Cat>().Bark();
		LOG("EAnim::Other 没有特化使用默认模板");
		n_template::Anim<n_template::EAnim::Other>().Bark();
	}

	LOG_TAG("变长参数模板");
	{
		n_template::log_values("jack", 10, 3.14f);
	}

	LOG_TAG("变长参数模板的完美转发");
	{
		n_template::call_func("plus", 1, 2, 3, 4);
		n_template::call_func("mul", 2, 3);
	}
}