本节将介绍类模板
初识类模板
类模板不是类，只有实例化类模板，编译器才能生成实际的类。
定义类模板
下面是一个类模板，它和普通类的区别只是多了一个 template<typename T>
template<typename T>
struct Test{};
和函数模板一样，其实类模板的语法也就是：
几乎所有我们前面讲的，函数模板中形参列表能写的东西，类模板都可以。
同样的，我们的类模板一样可以用 class 引入类型形参名，一样不能用 struct
template<class T>
struct Test{};
使用类模板
下面展示了如何使用类模板 Test
template<typename T>
struct Test {};
int main(){
Test<void> t;
Test<int> t2;
//Test t; // Error!
}
我们必须显式的指明类模板的类型实参，并且没有办法推导，事实上这个空类在这里本身没什么意义。
或许我们可以这样：
template<typename T>
struct Test{
T t;
};
这理所应当，类模板能使用类模板形参，声明自己的成员，那么如何使用呢？
// Test<void> t; // Error!
Test<int> t2;
// Test t3; // Error!
Test t4{ 1 }; // C++17 OK！
Test<void> 我们稍微带入一下，模板的 T 是 void 那 T t 是？所以很合理
Test t4{ 1 }; C++17 增加了类模板实参推导，也就是说类模板也可以像函数模板一样被推导，而不需要显式的写明模板类型参数了，这里的 Test 被推导为 Test<int>。
不单单是聚合体，当然，写构造函数也可以：
template<typename T>
struct Test{
Test(T v) :t{ v } {}
private:
T t;
};
类模板参数推导
这涉及到一些非常复杂的规则，不过我们不用在意。
对于简单的类模板，通常可以普通的类似函数模板一样的自动推导，比如前面提到的 Test 类型，又或者下面：
template<class T>
struct A{
A(T, T);
};
auto y = new A{1, 2}; // 分配的类型是 A<int>
new 表达式中一样可以。
同样的可以像函数模板那样加上许多的修饰：
template<class T>
struct A {
A(const T&, const T&);
};
多的就不用再提。
用户定义的推导指引
举个例子，我要让一个类模板，如果推导为 int，就让它实际成为 size_t：
template<typename T>
struct Test{
Test(T v) :t{ v } {}
private:
T t;
};
Test(int) -> Test<std::size_t>;
Test t(1); // t 是 Test<size_t>
如果要类模板 Test 推导为指针类型，就变成数组呢？
template<typename T>
Test(T*) -> Test<T[]>;
char* p = nullptr;
Test t(p); // t 是 Test<char[]>
推导指引的语法还是简单的，如果只是涉及具体类型，那么只需要：
模板名称(类型a)->模板名称<想要让类型a被推导为的类型>
如果涉及的是一类类型，那么就需要加上 template，然后使用它的模板形参。
我们提一个稍微有点难度的需求：
template<class Ty, std::size_t size>
struct array {
Ty arr[size];
};
::array arr{1, 2, 3, 4, 5}; // Error!
类模板 array 同时使用了类型模板形参与非类型模板形参，保有了一个成员是数组。
它无法被我们直接推导出类型，此时就需要我们自己定义推导指引。
这会用到我们之前在函数模板里学习到的形参包。
template<typename T, typename ...Args>
array(T t,Args...) -> array<T, sizeof...(Args) + 1>;
原理很简单，我们要给出 array 的模板类型，那么就让模板形参单独写一个 T 占位，放到形参列表中，并且写一个模板类型形参包用来处理任意个参数；获取 array 的 size 也很简单，直接使用 sizeof... 获取形参包的元素个数，然后再 +1 ，因为先前我们用了一个模板形参占位。
标准库的 std::array 的推导指引，原理和这个一样。
有默认实参的模板形参
和函数模板一样，类模板一样可以有默认实参。
template<typename T = int>
struct X{};
X x; // x 是 X<int> C++17 起 OK
X<> x2; // x2 是 X<int>
必须达到 C++17 有 CTAD，才可以在全局、函数作用域声明为 X 这种形式，才能省略 <>。
但是在类中声明一个，有默认实参的类模板类型的数据成员（静态或非静态，是否类内定义都无所谓），不管是否达到 C++17，都不能省略 <>。
template<typename T = int>
struct X {};
struct Test{
X x; // Error
X<> x2; // OK
static inline X x3; // Error
};
但是 gcc13.2 有不同行为，开启 std=c++17，类内定义的静态数据成员省略 <> 可以通过编译。但是，总而言之，不要类内声明中省略 <>。
template<typename T = int>
struct X {};
struct Test{
static inline X x3; // OK
};
int main(){
}
MinGw clang 16.02 与 msvc 均不可通过编译。
标准库中也经常使用默认实参：
std::vector
template<
class T,
class Allocator = std::allocator<T>
> class vector;
std::string
template<
class CharT,
class Traits = std::char_traits<CharT>,
class Allocator = std::allocator<CharT>
> class basic_string;
当然了，也可以给非类型模板形参以默认值，虽然不是很常见：
template<class T, std::size_t N = 10>
struct Arr
{
T arr[N];
};
Arr<int> x; // x 是 Arr<int,10> 它保有一个成员 int arr[10]
知道这些即可，这很合理，毕竟函数模板可以，你类模板也可以。
非类型模板形参
前面其实已经提了，像 std::array 都是有非类型模板形参的，这没有什么问题，类似于函数模板。
模板模板形参
类模板的模板类型形参可以接受一个类模板作为参数，我们将它称为：模板模板形参。
先随便给出一个简单的示例：
template<typename T>
struct X {};
template<template<typename T> typename C>
struct Test {};
Test<X>arr;
模板模板形参的语法略微有些复杂，我们需要理解一下，先把外层的 template<> 去掉。
template<typename T> typename C 我们分两部分看就好
前面的 template<typename T> 就是我们要接受的类模板它的模板列表，是需要一模一样的，比如类模板 X 就是。
后面的 typename 是语法要求，需要声明这个模板模板形参的名字，可以自定义，这样就引入了一个模板模板形参。
下面是详细的语法形式：
template < 形参列表 > typename(C++17)|class 名字(可选) (1)
template < 形参列表 > typename(C++17)|class 名字(可选) = default (2)
template < 形参列表 > typename(C++17)|class ... 名字(可选) (3) (C++11 起)
可以有名字的模板模板形参。
template<typename T>
struct my_array{
T arr[10];
};
template<typename Ty,template<typename T> typename C >
struct Array {
C<Ty>array;
};
Array<int, my_array>arr; // arr 保有的成员是 my_array<int> 而它保有了 int arr[10]
有默认模板且可以有名字的模板模板形参。
template<typename T>
struct my_array{
T arr[10];
};
template<typename Ty, template<typename T> typename C = my_array >
struct Array {
C<Ty>array;
};
Array<int>arr; // arr 的类型同（1），模板模板形参一样可以有 默认值
可以有名字的模板模板形参包。
其实就是形参包的一种，能接受任意个数的类模板
template<typename T>
struct X{};
template<typename T>
struct X2 {};
template<template<typename T>typename...Ts>
struct Test{};
Test<X, X2, X, X>t; // 我们可以传递任意个数的模板实参
当然了，模板模板形参也可以和非类型模板形参一起使用，都是一样的，比如：
template<std::size_t N>
struct X {};
template<template<std::size_t> typename C>
struct Test {};
Test<X>arr;
注意到了吗？我们省略了其中 template<std::size_t> 非类型模板形参的名字，可能通常会写成 template<std::size_t N> ，我们只是为了表达这是可以省略了，看自己的需求。
对于普通的有形参包的类模板也都是同理：
template<typename... T>
struct my_array{
int arr[sizeof...(T)]; // 保有的数组大小根据模板类型形参的元素个数
};
template<typename Ty, template<typename... T> typename C = my_array >
struct Array {
C<Ty>array;
};
Array<int>arr;
成员函数模板
成员函数模板基本上和普通函数模板没多大区别，唯一需要注意的是，它大致有两类：
需要注意的是：
template<typename T>
struct Class_template{
void f(T) {}
};
Class_template 的成员函数 f，它不是函数模板，它就是普通的成员函数，在类模板实例化为具体类型的时候，成员函数也被实例化为具体。
类模板中的成员函数模板
template<typename T>
struct Class_template{
template<typename... Args>
void f(Args&&...args) {}
};
f 就是成员函数模板，通常写起来和普通函数模板没多大区别，大部分也都 支持，比如形参包。
普通类中的成员函数模板
struct Test{
template<typename...Args>
void f(Args&&...args){}
};
f 就是成员函数模板，没什么问题。
其实都是字面意思，很好理解，上面的示例都没什么实际的使用，都是语法展示，我相信明白函数模板就自然能明白这些。
可变参数类模板
形参包与包展开等知识，在类模板中是通用的。
template<typename ...Args>
struct X {
X(Args...args) :value{ args... } {} // 参数展开
std::tuple<Args...>value; // 类型形参包展开
};
X x{ 1,"2",'3',4. }; // x 的类型是 X<int,const char*,char,double>
std::cout << std::get<1>(x.value) << '\n'; // 2
std::tuple 是一个模板类，我们用来存储任意类型任意个数的参数，我们指明它的模板实参是使用的模板的类型形参包展开，std::tuple<Args...> 展开后成为 std::tuple<int,const char*,char,double> 。
构造函数中使用成员初始化列表来初始化成员 value，没什么问题，正常展开。
需要注意的是字符串字面量的类型是 const char[N] ，之所以被推导为 const char* 在于数组之间不能“拷贝”。它隐式转换为了指向数组首地址的指针，类型自然也被推导为 const char*。
int arr[1]{1};
int arr2[2]{1,2};
arr = arr2; // Error！
int a = 0;
int b = a; // OK!
int arr[1]{1};
int arr2[1] = arr; // Error!
int arr3[1] = {arr}; // Error!
类模板分文件
和前面提到的函数模板分文件的原因一样，类模板也没有办法分文件。
我们给出了一个项目示例，展示类模板通常分文件的情况。
通常就是统一写到 .h 文件中，或者大家约定俗成了一个 .hpp 后缀，这个通常用来放模板。
我们后面会单独做一个内容处理这些情况。
总结
类模板的知识远不止如此，不过目前也足够使用了，后续还会有补充。
我们写的类模板的内容没有函数模板那么多，主要在于很多内容是和函数模板重复的，很多特性彼此之间是相通的，我们就没必要讲那么多，所以需要注意，不要跳着看。
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