C++ Templates（第2版）中文版

本书是一本全面介绍C++模板技术的图书，主要内容涵盖C++模板的基础概念、语言细节、编程技巧、高级应用以及实用示例等。本书针对C++11、C++14、C++17标准进行了内容更新，并对很多新语言特性（包括变量模板、泛型lambda、类模板参数推导等）给出详细解释。通过阅读本书，读者可以深入理解C++模板技术，掌握开发有效、简洁且易维护的软件的原因、时机和方法。

本书内容丰富，架构清晰，讲解翔实，适合对C++模板技术感兴趣的开发人员或爱好者阅读。

David Vandevoorde是Edison Design Group公司的工程副总裁，负责设计公司C++编译器的关键功能。他是comp.lang.c++.moderated论坛的创办人之一，也是C++标准化的积极参与者。他拥有伦斯勒理工学院的计算机科学博士学位和硕士学位，以及布鲁塞尔自由大学的工程硕士学位。他的技术兴趣包括算法开发和培训。

Nicolai M. Josuttis是一名独立的系统架构师、技术经理、顾问和培训师，20多年来一直活跃在C++标准化领域。作为库工作组的成员，他特别关注普通开发人员的观点。他是《C++标准库（第2版）》等图书的作者。

Douglas Gregor是一名经验丰富的编译器开发人员，具有C++库设计背景。作为Boost的早期贡献者，他开发的多个库已成为C++标准的一部分。后来，他作为代码所有者负责开源Clang C++编译器的实施，直至完成对C++11的支持，并积极参与了C++11的标准化工作。他拥有伦斯勒理工学院的计算机科学博士学位。

适读人群 ：适合对C++模板技术感兴趣的开发人员或爱好者阅读

1.详细分析代码示例

本书通过丰富的带有注释的代码示例，覆盖C++11、C++14、C++17的语言特性，并描述了其内部工作原理。无论是初学者还是专业程序员，都能了解到本书所具有的宝贵价值。

2.科学合理的内容安排

3位经验丰富的C++开发人员将展示为什么、何时以及如何使用现代模板来构建更简洁、更快速、更有效、更易于维护的软件。

3.读者轻松愉快地学习

通过丰富的提示、注意等板块设计让读者轻松愉快地学会C++模板。

4.下载代码示例

本书提供可下载的代码示例，方便读者亲手实践。

第 一部分 基础知识

第 1章 函数模板 2

1.1 函数模板初探 2

1.1.1 定义模板 2

1.1.2 使用模板 3

1.1.3 两阶段编译 4

1.2 模板实参推导简介 5

1.3 多模板参数 7

1.3.1 返回类型的模板参数 7

1.3.2 推导返回类型 8

1.3.3 返回类型为公共类型 9

1.4 默认模板实参简介 10

1.5 重载函数模板简介 11

1.6 难道，我们不应该…… 16

1.6.1 传值还是传引用 16

1.6.2 为什么不使用inline 16

1.6.3 为什么不使用constexpr 16

1.7 小结 17

第 2章 类模板 18

2.1 类模板Stack的实现 18

2.1.1 类模板的声明 19

2.1.2 成员函数的实现 20

2.2 类模板Stack的使用 21

2.3 部分使用类模板 22

2.4 友元简介 24

2.5 类模板的特化 25

2.6 偏特化 26

2.7 默认类模板实参 28

2.8 类型别名 30

2.9 类模板实参推导 32

2.10 模板化聚合体 35

2.11 小结 35

第3章 非类型模板参数 36

3.1 非类型的类模板参数 36

3.2 非类型的函数模板参数 38

3.3 非类型模板参数的限制 39

3.4 模板参数类型auto 40

3.5 小结 43

第4章 变参模板 44

4.1 变参模板简介 44

4.1.1 变参模板示例 44

4.1.2 变参和非变参模板的重载 45

4.1.3 sizeof...运算符 46

4.2 折叠表达式 46

4.3 变参模板应用 48

4.4 变参类模板和变参表达式 49

4.4.1 变参表达式 49

4.4.2 变参索引 50

4.4.3 变参类模板 51

4.4.4 变参推导指引 52

4.4.5 变参基类和using关键字 52

4.5 小结 54

第5章 基本技巧 55

5.1 关键字typename 55

5.2 零初始化 56

5.3 使用this-> 58

5.4 处理原始数组和字符串字面量的模板 58

5.5 成员模板 60

5.5.1 .template构造 65

5.5.2 泛型lambda和成员模板 65

5.6 变量模板 66

5.7 模板的模板参数简介 68

5.8 小结 73

第6章 移动语义和enable_if 74

6.1 完美转发简介 74

6.2 特殊成员函数模板 77

6.3 通过std::enable_if禁用 模板 79

6.4 使用enable_if 81

6.5 使用概念简化enable_if 表达式 84

6.6 小结 85

第7章 传值还是传引用 86

7.1 传值 86

7.2 传引用 88

7.2.1 传递常量引用 88

7.2.2 传递非常量引用 90

7.2.3 传递转发引用 91

7.3 使用std::ref()和std::cref() 92

7.4 处理字符串字面量和原始 数组 94

7.5 处理返回值 95

7.6 推荐的模板参数声明方法 97

7.7 小结 99

第8章 编译期编程 100

8.1 模板元编程 100

8.2 使用constexpr计算 102

8.3 偏特化的执行路径选择 103

8.4 SFINAE 104

8.5 编译期if简介 108

8.6 小结 110

第9章 在实践中使用模板 111

9.1 包含模型简介 111

9.1.1 链接器错误 111

9.1.2 头文件中的模板 112

9.2 模板和inline 113

9.3 预编译头文件 114

9.4 破译大篇错误信息 115

9.5 后记 122

9.6 小结 122

第 10章 模板基本术语 123

10.1 是“类模板”还是 “模板类” 123

10.2 替换、实例化和特化 123

10.3 声明和定义 124

10.4 单一定义规则 126

10.5 模板实参和模板形参 126

10.6 小结 127

第 11章 泛型库 128

11.1 可调用对象 128

11.2 实现泛型库的其他工具 133

11.3 完美转发临时变量 136

11.4 作为模板参数的引用 137

11.5 推迟估算 140

11.6 关于泛型库的思考 141

11.7 小结 141

第二部分 深入模板

第 12章 深入模板基础 144

12.1 参数化的声明 144

12.2 模板参数 150

12.3 模板实参 156

12.4 变参模板 163

12.5 友元 170

12.6 后记 174

第 13章 模板中的名称 175

13.1 名称的分类 175

13.2 名称查找 177

13.3 解析模板 183

13.4 继承和类模板 193

13.5 后记 196

第 14章 实例化 198

14.1 按需实例化 198

14.2 延迟实例化 200

14.3 C++的实例化模型 203

14.4 实现方案 207

14.5 显式实例化 212

14.6 编译期的if语句 215

14.7 标准库 216

14.8 后记 217

第 15章 模板实参推导 218

15.1 推导的过程 218

15.2 推导的上下文 220

15.3 特殊的推导情况 221

15.4 初始化列表 222

15.5 参数包 223

15.6 右值引用 225

15.7 SFINAE 230

15.8 推导的限制 233

15.9 显式函数模板参数 236

15.10 基于初始化器和表达式的 推导 238

15.11 别名模板 254

15.12 类模板参数推导 255

15.13 后记 262

第 16章 特化与重载 264

16.1 当“泛型代码”不是特别适用的时候 264

16.2 重载函数模板 267

16.3 显式特化 276

16.4 类模板偏特化 284

16.5 变量模板偏特化 287

16.6 后记 287

第 17章 未来方向 289

17.1 宽松的typename规则 289

17.2 广义非类型模板参数 290

17.3 函数模板的偏特化 292

17.4 命名模板实参简介 293

17.5 重载类模板 294

17.6 中间包扩展的演绎 294

17.7 void的规则化 295

17.8 模板的类型检查 296

17.9 反射元编程 297

17.10 包管理工具 298

17.11 模块 299

第三部分 模板与设计

第 18章 模板的多态 302

18.1 动多态 302

18.2 静多态 304

18.3 动多态与静多态 306

18.4 使用概念 308

18.5 新形式的设计模式 309

18.6 泛型程序设计 310

18.7 后记 312

第 19章 特征的实现 314

19.1 一个实例：累加一个序列 314

19.1.1 固定特征 314

19.1.2 值特征 317

19.1.3 参数化特征 321

19.2 特征、policy及policy类 321

19.3 类型函数 326

19.4 基于SFINAE的特征 339

19.5 IsConvertibleT 349

19.6 检测成员 351

19.7 其他特征技术 359

19.8 类型分类 366

19.9 policy特征 373

19.10 在标准库中 376

19.11 后记 377

第 20章 类型属性重载 379

20.1 算法特化 379

20.2 标签调度 380

20.3 启用/禁用函数模板 382

20.4 类特化 388

20.5 实例化安全模板 392

20.6 在标准库中 396

20.7 后记 396

第 21章 模板与继承 398

21.1 空基类优化 398

21.2 奇妙递归模板模式 402

21.3 混入 413

21.4 命名模板实参 416

21.5 后记 419

第 22章 桥接静多态与动多态 421

22.1 函数对象、指针以及std::function 421

22.2 泛化的函数指针 423

22.3 桥接接口 425

22.4 类型擦除 426

22.5 可选的桥接 427

22.6 性能考虑 429

22.7 后记 429

第 23章 元编程 431

23.1 现代C++元编程的状况 431

23.2 反射元编程的维度 437

23.3 递归实例化的代价 438

23.4 计算完备性 441

23.5 递归实例化还是递归模板实参 441

23.6 枚举值还是静态常量 442

23.7 后记 443

第 24章 类型列表 446

24.1 解剖一个类型列表 446

24.2 类型列表算法 448

24.3 非类型类型列表 459

24.4 使用包扩展来优化算法 462

24.5 cons风格的类型列表 463

24.6 后记 465

第 25章 元组 466

25.1 基础元组设计 466

25.2 基础元组运算 469

25.3 元组算法 471

25.4 展开元组 480

25.5 优化元组 480

25.6 元组索引 485

25.7 后记 487

第 26章 可辨识联合体 489

26.1 存储简介 490

26.2 设计 491

26.3 值的查询与提取 494

26.4 元素初始化、赋值和析构 495

26.5 访问者 500

26.6 variant的初始化和赋值 505

26.7 后记 508

第 27章 表达式模板 510

27.1 临时变量和割裂的循环 510

27.2 在模板实参中对表达式编码 514

27.3 表达式模板的性能与局限 524

27.4 后记 524

第 28章 调试模板 527

28.1 浅层实例化 527

28.2 静态断言 529

28.3 原型 530

28.4 追踪器 532

28.5 预言机 535

28.6 后记 536

附录A 单一定义规则 537

A.1 编译单元 537

A.2 声明和定义 538

A.3 单一定义规则的细节 539

附录B 值类别 545

B.1 传统的左值和右值 545

B.2 C++11值类别 546

B.3 使用decltype检查值类别 549

B.4 引用类型 549

附录C 重载解析 551

C.1 何时应用重载解析 551

C.2 简化过的重载解析 552

C.3 重载的细节 556

附录D 标准库类型实用程序 564

D.1 使用类型特征 564

D.2 基本和复合类型类别 567

D.3 类型属性和操作 572

D.4 类型构造 589

D.5 其他特征 593

D.6 组合类型特征 595

D.7 其他工具 596

附录E 概念 598

E.1 使用概念 598

E.2 定义概念 600

E.3 约束的重载 602

E.4 概念小提示 604

术语表 607