C++模板编程深入解析与实践一、引言模板是C++的核心特性之一，支持泛型编程，使代码具备高度复用性和灵活性。现代C++

一、引言

模板是C++的核心特性之一，支持泛型编程，使代码具备高度复用性和灵活性。现代C++模板不仅支持函数和类模板，还涵盖模板元编程（TMP）、变量模板、概念（Concepts）等高级特性。

本文将从基础介绍到高级实践，全面解析C++模板编程，助你写出更通用、高效的代码。

二、模板基础

1. 函数模板

函数模板定义泛型函数：

cpp复制编辑template<typename T>
T max(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

调用时自动推导类型：

cpp复制编辑int x = max(3, 5);
double y = max(2.3, 4.5);

2. 类模板

定义通用数据结构：

cpp复制编辑template<typename T>
class MyVector {
    T* data;
    size_t size;
public:
    MyVector(size_t n);
    ~MyVector();
    T& operator[](size_t idx);
};

三、模板特化与偏特化

1. 全特化

为特定类型定制实现：

cpp复制编辑template<>
class MyVector<bool> {
    // 针对bool的优化
};

2. 偏特化

部分类型参数特化：

cpp复制编辑template<typename T>
class MyVector<T*> {
    // 指针版本
};

四、模板参数类型详解

支持类型参数、非类型参数、模板模板参数：

cpp复制编辑template<typename T, int N>
class Array {
    T data[N];
};

五、模板元编程（TMP）

利用模板进行编译期计算，实现类型选择、条件判断等。

1. 计算阶乘

cpp复制编辑template<int N>
struct Factorial {
    static constexpr int value = N * Factorial<N - 1>::value;
};

template<>
struct Factorial<0> {
    static constexpr int value = 1;
};

2. 类型萃取

通过模板提取类型特征，如std::remove_const。

六、现代C++中的模板新特性

1. 变量模板（C++14）

cpp复制编辑template<typename T>
constexpr T pi = T(3.1415926535897932385);

2. 概念（Concepts，C++20）

为模板参数约束类型：

cpp复制编辑template<typename T>
concept Integral = std::is_integral_v<T>;

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

七、模板编程中的常见技巧

利用decltype和auto实现泛型推导。
SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）技术实现条件编译。
CRTP（Curiously Recurring Template Pattern）实现静态多态。

八、实战示例：通用智能指针模板

简化版智能指针实现：

cpp复制编辑template<typename T>
class SimpleUniquePtr {
    T* ptr;
public:
    explicit SimpleUniquePtr(T* p = nullptr) : ptr(p) {}
    ~SimpleUniquePtr() { delete ptr; }
    T& operator*() { return *ptr; }
    T* operator->() { return ptr; }
    SimpleUniquePtr(const SimpleUniquePtr&) = delete;
    SimpleUniquePtr& operator=(const SimpleUniquePtr&) = delete;
    SimpleUniquePtr(SimpleUniquePtr&& other) noexcept : ptr(other.ptr) { other.ptr = nullptr; }
    SimpleUniquePtr& operator=(SimpleUniquePtr&& other) noexcept {
        if (this != &other) {
            delete ptr;
            ptr = other.ptr;
            other.ptr = nullptr;
        }
        return *this;
    }
};