数据类型在程序设计中可能带来一些困扰，比如需要编写多个函数来处理不同类型的数据，增加了代码的冗余编写。解决这个问题的方法是引入类型占位符 T ，它可以代替具体的类型，从而简化代码。

int maxt(int, int);
double maxt(double, double);

通过引入类型占位符 T ，我们可以将函数声明简化为 T maxt(T,T); 。

C++模板

在C++中，模板声明使用 template 的格式。其中， template 是C++的模板声明关键字，尖括号内为模板参数列表，而 typename 是类型占位符的声明关键字。

template
T maxt(T x, T y){
    return (x>y)? x: y;
}

函数模板

在预编译阶段，当程序中调用函数模板时，编译器会用实际类型替换类型占位符生成实体函数。如果编译器可以从函数实参中推导出模板参数所需类型，那么可以不传入模板参数。

template
T maxt(T x, T y){
    return (x>y)?x:y;
}

int main(int argc, char* argv[]){
    // std::cout<< maxt(4,6)<< std::endl;
    std::cout<< maxt(4,6)<< std::endl;

    return 0;
}

类模板

在声明类时，使用 template 进行模板声明即可。如果在类模板外实现成员函数，则必须声明为函数模板。在调用时，需要在类名后使用尖括号传递具体类型。

template
class Circle{
public:
    Circle(T r);
}

STL的模板编程对面向对象技术并不感兴趣，其认为类对数据的过度封装影响程序的执行效率。因此STL中使用大量没有访问权限的 struct 制作的类模板。

变量模板

变量模板将模板扩展到变量。例如， pi 的实现，当 T 为 double 时返回 3.14 ，为 int 时返回 3 ，为 string 时返回 "3.14" 或 "pi" 。

C++新标准对泛型设计的努力

auto和decltype

在C++11中， auto 关键字用来推导变量的数据类型，如 auto a=100; 。而 decltype 的类型提示可用于推导 auto 类型的获取，尤其对于用户自定义类型或复杂类型。

利用类型记忆推导复杂类型

auto 目前能力有限，只对系统的内置数据类型有效。对于用户自定义类型或复杂类型，只有当编译器取得足够经验后，才具备推导能力。

map>::const_iterator iter1=map1.begin();
auto iter2=map1.begin();

由于前一条语句告知了编译器 map1.begin() 的类型，在处理第二条语句时，便利用了记忆能力自动推导出 iter2 的类型。

decltype 表达式对推导函数返回值类型进行指导

C++11可以使用 decltype 对函数返回值的类型推导工作进行指导。这种使用 auto 作为函数返回值类型的称为auto返回值占位。

将 auto 看作数据类型，则 auto 也是一种泛型，只不过无须关键字 typename 声明。且实际类型不是由实参显式提供，而是根据类型操作相关历史记忆及应用程序提供的推导思路。

模板参数

根据参数实参的性质，模板参数分为类型参数，非类型参数和模板定义型参数三种。

类型参数

用关键字 typename 声明的参数。类型参数的类型实参包括系统内置的类型、用户自定义的数据类型、编译器刚学到的类模板实体以及由 typename 定义的类型别名。

非类型参数

C++允许在模板参数列表中定义普通变量或对象，如 template 。这种非类型参数在模板代码内是常量，不能修改。C++11支持非类型参数在定义时赋值，如 template 。

模板定义型参数

以类模板作为类模板参数，除了强调这个类型参数必须为类模板外，还强调该类模板的参数个数。

// 单模板参数的类模板
template
struct S_Tmp{};

// 多模板参数的类模板
template
struct D_Tmp{};

// 以单参数类模板作为参数的类模板
templateclass T>
struct MyTest{};

int main(){
  MyTest tt1;
//   MyTest tt1; // error
  return 0;
}

模板形参和实参的结合

函数模板实参的隐式结合

编译器可以根据函数实参类型推导出模板形参所对应的实参，这种在调用函数模板时可以省略模板参数列表。因为函数调用语句中不提供函数返回值的类型信息，所以模板的返回值类型占位符必须与某个形参的占位符相同。

指针实参

C++中，指针是一种数据类型，因此可作为模板实参。

修饰字const和&的使用

可以在模板调用参数列表中使用修饰字 const 和 & .

template
const T1& add(const T1& a, const T2& b){
    return a;
}

模板特例化与模板具现

模板特例化

数据类型的变化通常与业务逻辑无关。若有个别数据类型所对应的算法与其他类型对应的算法不同，这类算法就要单独编写。

函数模板的特化

如判断大小的函数，数值类型与字符串类型的比较算法是不一样的，应该分开实现。

template
T mymax(T a, T b){
    return a>b?a:b;
}
template<>
char* mymax(char* a, char* b){
    return (strcmp(a,b)<0)?b:a;
}

使用 template<> 是为了将其纳入 maxt 模板体系。

类模板的特化与偏特化

// 普通模板
template
struct Test{};

// 偏特化模板
template
struct Test{};

// 全特化模板
template<>
struct Test{};

模板的具现

编译器在匹配模板生成实体代码时的优先级为：特化模板（函数或类）>偏特化模板（类）>普通模板（函数或类）。