C++ 模板初级：函数模板、类模板、实例化、匹配原则全讲透
下面是用最直白、最结构化的方式，把 C++ 模板最核心的初级内容讲清楚，适合“刚接触模板不久，但已经能写简单函数和类”的学习者。
1. 模板到底在解决什么问题？
一句话：让同一份代码能处理多种类型，而不用为每种类型都手写一份几乎一样的代码。
最经典的例子：
// 没用模板时你要写多少份？
int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }
double max(double a, double b) { return a > b ? a : b; }
string max(string a, string b) { return a > b ? a : b; }
// …… 还有 char、long long、自定义类型……用模板后，一份代码搞定：
template<typename T> // 或 template<class T>
T max(T a, T b) {
return a > b ? a : b;
}2. 两种最主要的模板
| 种类 | 写法关键字 | 典型代表 | 是否可以部分特化 | 是否可以全特化 |
|---|---|---|---|---|
| 函数模板 | template<…> 放在函数前 | max, swap, sort | 不可以 | 可以（但较少用） |
| 类模板 | template<…> 放在 class 前 | vector, list, pair | 可以 | 可以 |
3. 函数模板核心规则（最容易出错的部分）
3.1 模板参数推导（最重要！）
编译器看到函数调用时，会尝试根据实参推导出模板参数。
template<typename T>
void func(T x) { … }
func(10); // T → int
func(3.14); // T → double
func("hello"); // T → const char[6] （数组退化成指针）3.2 常见推导失败 / 意外结果的场景
| 调用写法 | 实际推导出的 T | 说明 / 坑点 |
|---|---|---|
| func(10) | int | 正常 |
| func(10.0f) | float | float 不会自动变成 double |
| func(“hello”) | const char[6] | 字符串字面量是数组，不是 const char* |
| func(“hello”) | std::string | 显式指定，绕过推导 |
| func(10, 3.14) | 编译错误 | 两个参数类型不同，推导冲突 |
3.3 显式指定模板参数（非常常用）
max<int>(3, 5); // 强制 T = int
max<double>(3, 5.1); // 强制 T = double，即使第一个是 int3.4 非类型模板参数（C++11 前就支持）
template<int N>
void printN() {
std::cout << N << '\n';
}
printN<100>(); // 输出 1004. 类模板核心规则
类模板必须显式指定所有模板参数（没有自动推导）。
template<typename T>
class Box {
T value;
public:
Box(T v) : value(v) {}
T get() const { return value; }
};
// 使用方式（必须写 <类型>）
Box<int> b1(10);
Box<double> b2(3.14);
Box<string> b3("hello");最常见的写法错误（新手高频）：
Box b; // 错误！类模板不能省略 <>
Box b(10); // 错误！
Box<int> b(10); // 正确5. 模板实例化（instantiation）到底发生了什么？
模板本身不是可执行代码，只是“蓝图”。
当你第一次使用某种具体类型时，编译器才会把模板“展开”成真正的函数/类。
template<typename T> void print(T x) { std::cout << x << '\n'; }
int main() {
print(10); // → 编译器生成 print<int>
print(3.14); // → 再生成 print<double>
print("hello"); // → 再生成 print<const char*>
}关键性质：
- 同一个翻译单元内，同一种实例化只生成一份
- 不同翻译单元（.cpp 文件）可能重复生成（但链接器会去重）
- 如果模板定义放在 .cpp 文件里，其他文件看不到 → 链接错误（经典“模板链接问题”）
解决模板链接问题的两种主流做法（2025–2026 年最常用）：
- 把模板定义和声明都放在头文件（.h / .hpp）
- 使用显式实例化（较少用，但某些库会这么做）
// 在 .cpp 文件末尾写（很少用）
template void print<int>(int);
template void print<double>(double);6. 模板匹配 & 重载决议原则（最核心、最容易混淆）
当有多个候选函数时，编译器按以下优先级选择：
- 非模板函数 > 函数模板
（非模板函数永远优先于任何模板）
void func(int x) { std::cout << "普通函数\n"; }
template<typename T>
void func(T x) { std::cout << "模板\n"; }
func(10); // 输出：普通函数（非模板优先）- 更特化的模板 > 更泛化的模板
template<typename T>
void func(T) { std::cout << "泛型\n"; }
template<typename T>
void func(T*) { std::cout << "指针特化\n"; }
int x = 10;
func(&x); // 输出：指针特化（更特化）- 显式指定 > 自动推导
template<typename T> void func(T) { … }
template<typename T> void func(T*) { … }
func<int*>(&x); // 强制走第一个（显式指定优先级更高）7. 快速记忆口诀（背下来很有用）
非模板函数 > 任何模板
模板之间：更特化 > 更泛化
显式指定 > 自动推导
类模板永远要写 <T>
函数模板可以不写（靠推导）
模板定义几乎都写头文件8. 初学者最容易踩的 8 个坑（按频率排序）
- 把模板实现写在 .cpp 文件里 → 链接错误
- 类模板忘记写
<int>直接用Box b; - 字符串字面量被推导成数组而不是 const char*
- 两个不同类型实参导致推导失败
- 误以为模板可以部分特化函数（其实不行）
- 在模板里写了
typename T::value_type但没加 typename 关键字 - 忘记
typename导致编译器认不出这是类型 - 模板参数名和变量名冲突（尤其是 T 很常见）
你现在最想针对哪个点继续深入？
- 模板 + 指针/引用参数的推导细节
- typename / template 关键字什么时候必须加
- 函数模板特化（虽然不推荐，但面试常问）
- 类模板的部分特化写法举例
- 模板 + 默认模板参数怎么写
- 常见错误代码 + 改正过程
告诉我，我继续给你展开～
