模板參數推導

模板參數推導（template argument deduction），是在調用C++的模板函數時，由編譯器根據使用上下文來推斷所調用的模板函數的模板參數。這一概念也適用於類的模板成員函數。

類模板也存在模板參數推導的情形。例如：

template <class T> struct eval;
template <template <class, class...> class TT, class T1, class... Rest>
     struct eval<TT<T1, Rest...>> { };
eval<A<int>> eA; // OK: matches partial specialization of eval

概念

模板函數在定義時，用template<>聲明模板參數（或稱模板形參）。調用模板函數時，可以在函數名字後用< >顯式指出模板參數（這時稱作模板實參）。例如：

 template<class T> void foo(T v1){};
 foo<double>(3);

但是，調用模板函數時，如果不顯式指明模板參數，而是根據函數的調用實參去推斷模板實參，這就是模板參數推導。例如上例可進一步考慮情形：

 foo(3.14);

編譯器會推導出這種函數調用的模板實參為T->double.

推導類型

編譯器比較函數模板的形參（template parameter）與對應的調用實參（argument used in the function call）的類型，以確定模板參數的類型。形參的類型必須是下述特定情形之一：

T
const T
volatile T
T&
T*
T[10]
A<T>
C(*)(T)
T(*)()
T(*)(U)
T C::*
C T::*
T U::*
T (C::*)()
C (T::*)()
D (C::*)(T)
C (T::*)(U)
T (C::*)(U)
T (U::*)()
T (U::*)(V)
E[10][i]
B<i>
TT<T>
TT<i>
TT<C>

說明：

• T, U, V表示模板類型參數
• 10表示任意整數常量
• i表示模板非類型參數
• [i]表示數組界（ represents an array bound of a reference or pointer type, or a non-major array bound of a normal array）
• TT表示模板的模板參數（template template argument）
• (T), (U), (V)表示參數列表包含至少一個模板類型參數
• ()表示參數列表不包含模板參數
• <T>表示模板參數列表包含至少一個模板類型參數
• <i>表示模板參數列表包含至少一個模板非類型參數
• <C>表示模板參數列表其模板參數不依賴於模板實參

編譯器可以從上述幾個類型結構的複合類型推導模板參數。

推導規則

對於形如：

template<typename T> int foo(ParamType param);

其模板參數T的類型需要從模板函數的實參與形參依照如下規則推導：

• 首先，如果模板函數的實參表達式是引用，首先去除引用；
• 上一步後，如果剩下的實參表達式有頂層的const且/或volatile限定符，去除掉。

因而，從模板函數的實參表達式，不能自動推導出頂層的CV-qualifiers，也不能自動推導出引用類型，需要顯式指定。

例如：

   template<class T> void foo(T arg){ arg=101;} // 函数模板     
   const int i=102;
   foo(i); //函数模板实例化为 void foo<int>(int)，实参的const限定已被脱去
   foo<const int&>(v1);//直接显示指明模板参数类型
   template<class T> void foo(const T& arg);//或者偏特化模板函数

如果形參還帶上&號，聲明為引用類型，則不執行const剝除（const-stripping），例如：

   const int i=102;
   const int &j=i;
   template<class T> void foo(T& arg) { arg=101;}// 函数模板 
   foo(j); // 编译错误: 'arg': you cannot assign to a variable that is const	 

這是因為如果不抑制const剝除，則得到了一個非常量引用型變量，綁定到const變量，這顯然是不可接受的。

實參表達式為數組，模板參數推導的類型為指針。這是因為數組名在實參表達式中自動隱式轉換為首元素地址的右值。例如：

   int a[9];
   template<class T> void foo(T arg){}; // 函数模板 
   foo(a);// 函数模板实例化为 void foo<int*>(int*)

另外，C++11標準明確規定不能由模板參數推導出對應實參為std::initializer_list的類型。例如：

template<class T> void g(T);
g({1,2,3}); // error: no argument deduced for T

類型完美轉發

C++11增加了右值引用這一新的數據類型。如：template<class T> void foo(T&& arg);「T&&」並不意味著形參arg的數據類型一定是右值引用。其數據類型既可能是左值引用，也可能是右值引用。依據「引用塌縮規則」，有：

• 如果實參表達式是類型A的左值，則模板參數T的類型為左值引用A&，形參arg的類型為左值引用A&；
• 如果實參表達式是類型A的右值（包括純右值與臨終值），則模板參數T的類型為右值引用A&&，形參arg的類型為y右值引用A&&。

如此，就把實參的值分類情形完美地傳遞到模板函數內部，據此可再完美轉發給拷貝語義或移動語義的實現函數。