Шаблоны

Шаблон — это сущность C++, которая определяет одно из следующего:

• семейство классов (шаблон класса), которое может быть вложенными классами
• семейство функций (шаблон функции), которое может быть член-функциями

Шаблоны параметризуются одним или несколькими параметрами шаблона трёх видов: параметрами шаблона типа, параметрами шаблона нетипа и параметрами шаблона шаблона.

Когда предоставляются аргументы шаблона или, для шаблонов функций и классов(с C++17) только, выведенные, они подставляются вместо параметров шаблона, чтобы получить *специализацию* шаблона, то есть конкретный тип или конкретную функцию lvalue. Специализации также могут быть предоставлены явно: разрешены *полные специализации* для шаблонов классов, переменных(с C++14) и функций, *частичные специализации* разрешены только для шаблонов классов и шаблонов переменных(с C++14).

Когда специализация шаблона класса упоминается в контексте, требующем полного типа объекта, или когда специализация шаблона функции упоминается в контексте, требующем наличия определения функции, шаблон *инстанцируется* (код для него фактически компилируется), если шаблон не был уже явно специализирован или явно инстанцирован. Инстанциация шаблона класса не инстанцирует ни одну из его член-функций, если они также не используются. Во время компоновки одинаковые инстанциации, созданные различными трансляционными единицами, объединяются.

Определение шаблона класса должно быть видно в момент неявной инстанциации, поэтому библиотеки шаблонов обычно предоставляют все определения шаблонов в заголовках (например, большинство библиотек Boost — это библиотеки с заголовками только).

Синтаксис

идентификатор-шаблона

Идентификатор простого шаблона, который называет специализацию шаблона класса, называет класс.

Идентификатор шаблона, который называет специализацию шаблона псевдонима типа, называет тип.

Идентификатор шаблона, который называет специализацию шаблона функции, называет функцию.

Идентификатор шаблона допустим только в случае

• количества аргументов не больше, чем количество параметров, или параметр является параметром-пакетом,
• наличия аргумента для каждого невыводимого параметра, не являющегося параметром-пакетом, у которого нет значения аргумента по умолчанию,
• соответствия каждого аргумента шаблона соответствующему параметру шаблона,
• успешной подстановки каждого аргумента шаблона в последующие параметры шаблона (при их наличии), и

Недействительный идентификатор простого шаблона — это ошибка времени компиляции, за исключением случая, когда он называет специализацию шаблона функции (в этом случае может применяться SFINAE).

template<class T, T::type n = 0>
class X;
 
struct S
{
    using type = int;
};
 
using T1 = X<S, int, int>; // error: too many arguments
using T2 = X<>;            // error: no default argument for first template parameter
using T3 = X<1>;           // error: value 1 does not match type-parameter
using T4 = X<int>;         // error: substitution failure for second template parameter
using T5 = X<S>;           // OK

template<typename T>
concept C1 = sizeof(T) != sizeof(int);
 
template<C1 T>
struct S1 {};
 
template<C1 T>
using Ptr = T*;
 
S1<int>* p;                      // error: constraints not satisfied
Ptr<int> p;                      // error: constraints not satisfied
 
template<typename T>
struct S2 { Ptr<int> x; };       // error, no diagnostic required
 
template<typename T>
struct S3 { Ptr<T> x; };         // OK, satisfaction is not required
 
S3<int> x;                       // error: constraints not satisfied
 
template<template<C1 T> class X>
struct S4
{
    X<int> x;                    // error, no diagnostic required
};
 
template<typename T>
concept C2 = sizeof(T) == 1;
 
template<C2 T> struct S {};
 
template struct S<char[2]>;      // error: constraints not satisfied
template<> struct S<char[2]> {}; // error: constraints not satisfied

Два идентификатора шаблона эквивалентны, если

• их имена шаблонов относятся к одному и тому же шаблону, и
• их соответствующие аргументы шаблона типа являются одинаковыми типами, и
• их соответствующие аргументы шаблона нетипа являются эквивалентными аргументам-шаблонам после преобразования к типу параметра шаблона, и
• их соответствующие аргументы шаблона шаблона относятся к одному и тому же шаблону.

Два одинаковых идентификатора шаблона ссылаются на одну и ту же переменную,(с C++14) класс или функцию.

Сущность шаблона

Шаблонное сущность (или, в некоторых источниках, "темплоид") — это любая сущность, которая определена (или, для выражения лямбда-функции, создана)(с C++11) внутри определения шаблона. Все перечисленное ниже являются шаблонными сущностями:

• шаблон класса/функции/переменной(с C++14)

• член шаблонной сущности (например, нешаблонная функция-член шаблона класса)
• перечислитель перечисления, являющийся шаблонной сущностью
• любая сущность, определённая или созданная внутри шаблонной сущности: локальный класс, локальная переменная, дружественная функция и т. д.

Например, в

template<typename T>
struct A
{
    void f() {}
};

функция A::f не является шаблоном функции, но всё равно считается шаблонной.

Шаблонная функция — это шаблон функции или функция, которая является шаблонной.

Шаблонный класс — это шаблон класса или класс, который является шаблонным.

Defect reports

Следующие дефекты, изменяющие поведение, были применены ретроактивно к ранее опубликованным стандартам C++.

See also