C++模板和泛型编程

模板是泛型编程的基础。泛型编程就是以独立于任何类型的形式编写代码，使用泛型时，需要具体程序实例提供使用的类型或值。和面向对象一样，泛型编程也要依赖于某种形式的多态。在泛型编程中，我们所编写的类和函数能够多态地用于跨越编译时不相关的类型。一个类或一个函数可以用来操纵多种类型的对象。

模板定义
非类型模板形参：模板形参不必都是类型，在调用函数时非类型形参将用值代替，值的类型在模板形参表中指定。对模板的非类型形参而言，求值结果相同的表达式将认为是等价的。
编写模板时，代码不可能针对特定类型，但模板代码总是要对将使用的类型做一些假设。产生的程序是否合法，取决于函数中使用的操作以及所用类型支持的操作。编写模板代码时，对实参类型的要求尽可能少是很有益的。
编写泛型代码的两个重要原则：
（1）模板的形参是 const 引用：通过将形参设为 const 引用，就可以允许使用不允许复制的类型。大多数类型（包括内置类型和我们已使用过的除 IO 类型之外的所有标准库的类型）都允许复制。但是，也有不允许复制的类类型。将形参设为 const 引用，保证这种类型可以用于 compare 函数，而且，如果有比较大的对象调用 compare，则这个设计还可以使函数运行得更快。
（2）函数体中的测试只用 < 比较： 可以减少对可用于 compare 函数的类型的要求，这些类型必须支持 <，但不必支持 >。

模板编译时错误检查
（1）第一阶段是编译模板定义本身时。在这个阶段中编译器一般不能发现许多错误，可以检测到诸如漏掉分号或变量名拼写错误一类的语法错误。
（2）第二个错误检测时间是在编译器见到模板的使用时。在这个阶段，编译器仍没有很多检查可做。对于函数模板的调用，许多编译器只检查实参的数目和类型是否恰当，编译器可以检测到实参太多或太少，也可以检测到假定类型相同的两个实参是否真地类型相同。对于类模板，编译器可以检测提供的模板实参的正确数目。
（3）产生错误的第三个时间是在实例化的时候，只有在这个时候可以发现类型相关的错误。

实例化
类模板在引用实际模板类类型时实例化，函数模板在调用它或用它对函数指针进行初始化或赋值时实例化。

模板实参推断
从函数实参确定模板实参的值和类型的过程叫做模板实参推断。模板类型形参可以用作一个以上函数形参的类型。在这种情况下，模板类型推断必须为每个对应的函数实参产生相同的模板实参类型。如果推断的类型不匹配，则调用将会出错。

模板实参推断和函数指针
可以使用函数模板对函数指针进行初始化或赋值，这样做的时候，编译器使用指针的类型实例化具有适当模板实参的模板版本。

函数模板的显式实参
在某些情况下，不可能推断模板实参的类型。当函数的返回类型必须与形参表中所用的所有类型都不同时，最常出现这一问题。在这种情况下，有必要覆盖模板实参推断机制，并显式指定为模板形参所用的类型或值。