第 一部分 基礎(chǔ)知識(shí) 第 1章 函數(shù)模板 2 1.1 函數(shù)模板初探 2 1.1.1 定義模板 2 1.1.2 使用模板 3 1.1.3 兩階段編譯 4 1.2 模板實(shí)參推導(dǎo)簡(jiǎn)介 5 1.3 多模板參數(shù) 7 1.3.1 返回類(lèi)型的模板參數(shù) 7 1.3.2 推導(dǎo)返回類(lèi)型 8 1.3.3 返回類(lèi)型為公共類(lèi)型 9 1.4 默認(rèn)模板實(shí)參簡(jiǎn)介 10 1.5 重載函數(shù)模板簡(jiǎn)介 11 1.6 難道，我們不應(yīng)該…… 16 1.6.1 傳值還是傳引用 16 1.6.2 為什么不使用inline 16 1.6.3 為什么不使用constexpr 16 1.7 小結(jié) 17 第 2章 類(lèi)模板 18 2.1 類(lèi)模板Stack的實(shí)現(xiàn) 18 2.1.1 類(lèi)模板的聲明 19 2.1.2 成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn) 20 2.2 類(lèi)模板Stack的使用 21 2.3 部分使用類(lèi)模板 22 2.4 友元簡(jiǎn)介 24 2.5 類(lèi)模板的特化 25 2.6 偏特化 26 2.7 默認(rèn)類(lèi)模板實(shí)參 28 2.8 類(lèi)型別名 30 2.9 類(lèi)模板實(shí)參推導(dǎo) 32 2.10 模板化聚合體 35 2.11 小結(jié) 35 第3章 非類(lèi)型模板參數(shù) 36 3.1 非類(lèi)型的類(lèi)模板參數(shù) 36 3.2 非類(lèi)型的函數(shù)模板參數(shù) 38 3.3 非類(lèi)型模板參數(shù)的限制 39 3.4 模板參數(shù)類(lèi)型auto 40 3.5 小結(jié) 43 第4章 變參模板 44 4.1 變參模板簡(jiǎn)介 44 4.1.1 變參模板示例 44 4.1.2 變參和非變參模板的重載 45 4.1.3 sizeof...運(yùn)算符 46 4.2 折疊表達(dá)式 46 4.3 變參模板應(yīng)用 48 4.4 變參類(lèi)模板和變參表達(dá)式 49 4.4.1 變參表達(dá)式 49 4.4.2 變參索引 50 4.4.3 變參類(lèi)模板 51 4.4.4 變參推導(dǎo)指引 52 4.4.5 變參基類(lèi)和using關(guān)鍵字 52 4.5 小結(jié) 54 第5章 基本技巧 55 5.1 關(guān)鍵字typename 55 5.2 零初始化 56 5.3 使用this-> 58 5.4 處理原始數(shù)組和字符串字面量的模板 58 5.5 成員模板 60 5.5.1 .template構(gòu)造 65 5.5.2 泛型lambda和成員模板 65 5.6 變量模板 66 5.7 模板的模板參數(shù)簡(jiǎn)介 68 5.8 小結(jié) 73 第6章 移動(dòng)語(yǔ)義和enable_if<> 74 6.1 完美轉(zhuǎn)發(fā)簡(jiǎn)介 74 6.2 特殊成員函數(shù)模板 77 6.3 通過(guò)std::enable_if<>禁用 模板 79 6.4 使用enable_if<> 81 6.5 使用概念簡(jiǎn)化enable_if<> 表達(dá)式 84 6.6 小結(jié) 85 第7章 傳值還是傳引用 86 7.1 傳值 86 7.2 傳引用 88 7.2.1 傳遞常量引用 88 7.2.2 傳遞非常量引用 90 7.2.3 傳遞轉(zhuǎn)發(fā)引用 91 7.3 使用std::ref()和std::cref() 92 7.4 處理字符串字面量和原始 數(shù)組 94 7.5 處理返回值 95 7.6 推薦的模板參數(shù)聲明方法 97 7.7 小結(jié) 99 第8章 編譯期編程 100 8.1 模板元編程 100 8.2 使用constexpr計(jì)算 102 8.3 偏特化的執(zhí)行路徑選擇 103 8.4 SFINAE 104 8.5 編譯期if簡(jiǎn)介 108 8.6 小結(jié) 110 第9章 在實(shí)踐中使用模板 111 9.1 包含模型簡(jiǎn)介 111 9.1.1 鏈接器錯(cuò)誤 111 9.1.2 頭文件中的模板 112 9.2 模板和inline 113 9.3 預(yù)編譯頭文件 114 9.4 破譯大篇錯(cuò)誤信息 115 9.5 后記 122 9.6 小結(jié) 122 第 10章 模板基本術(shù)語(yǔ) 123 10.1 是“類(lèi)模板”還是 “模板類(lèi)” 123 10.2 替換、實(shí)例化和特化 123 10.3 聲明和定義 124 10.4 單一定義規(guī)則 126 10.5 模板實(shí)參和模板形參 126 10.6 小結(jié) 127 第 11章 泛型庫(kù) 128 11.1 可調(diào)用對(duì)象 128 11.1.1 函數(shù)對(duì)象的支持 128 11.1.2 處理成員函數(shù)及額外的 參數(shù) 130 11.1.3 封裝函數(shù)調(diào)用 132 11.2 實(shí)現(xiàn)泛型庫(kù)的其他工具 133 11.2.1 類(lèi)型特征 133 11.2.2 std::addressof() 135 11.2.3 std::declval() 135 11.3 完美轉(zhuǎn)發(fā)臨時(shí)變量 136 11.4 作為模板參數(shù)的引用 137 11.5 推遲估算 140 11.6 關(guān)于泛型庫(kù)的思考 141 11.7 小結(jié) 141 第二部分 深入模板 第 12章 深入模板基礎(chǔ) 144 12.1 參數(shù)化的聲明 144 12.1.1 虛成員函數(shù) 148 12.1.2 模板的鏈接 148 12.1.3 主模板 150 12.2 模板參數(shù) 150 12.2.1 類(lèi)型參數(shù) 150 12.2.2 非類(lèi)型參數(shù) 151 12.2.3 模板的模板參數(shù) 152 12.2.4 模板參數(shù)包 153 12.2.5 默認(rèn)模板實(shí)參 154 12.3 模板實(shí)參 156 12.3.1 函數(shù)模板實(shí)參 156 12.3.2 類(lèi)型實(shí)參 158 12.3.3 非類(lèi)型模板實(shí)參 158 12.3.4 模板的模板實(shí)參 160 12.3.5 實(shí)參的等價(jià)性 162 12.4 變參模板 163 12.4.1 包擴(kuò)展 163 12.4.2 包擴(kuò)展的時(shí)機(jī) 164 12.4.3 函數(shù)參數(shù)包 166 12.4.4 多重和嵌套包擴(kuò)展 167 12.4.5 零長(zhǎng)度包擴(kuò)展 168 12.4.6 折疊表達(dá)式 169 12.5 友元 170 12.5.1 類(lèi)模板的友元類(lèi) 170 12.5.2 類(lèi)模板的友元函數(shù) 171 12.5.3 友元模板 173 12.6 后記 174 第 13章 模板中的名稱(chēng) 175 13.1 名稱(chēng)的分類(lèi) 175 13.2 名稱(chēng)查找 177 13.2.1 依賴(lài)于參數(shù)的查找 178 13.2.2 依賴(lài)于參數(shù)的友元 聲明的查找 179 13.2.3 注入的類(lèi)名稱(chēng) 180 13.2.4 當(dāng)前的實(shí)例化 181 13.3 解析模板 183 13.3.1 非模板中的上下文 相關(guān)性 183 13.3.2 依賴(lài)類(lèi)型的名稱(chēng) 186 13.3.3 依賴(lài)模板的名稱(chēng) 188 13.3.4 using聲明中的依賴(lài)型 名稱(chēng) 189 13.3.5 ADL和顯式模板實(shí)參 190 13.3.6 依賴(lài)型表達(dá)式 190 13.3.7 編譯器錯(cuò)誤 192 13.4 繼承和類(lèi)模板 193 13.4.1 非依賴(lài)型基類(lèi) 193 13.4.2 依賴(lài)型基類(lèi) 194 13.5 后記 196 第 14章 實(shí)例化 198 14.1 按需實(shí)例化 198 14.2 延遲實(shí)例化 200 14.2.1 部分和完全實(shí)例化 200 14.2.2 實(shí)例化組件 200 14.3 C++的實(shí)例化模型 203 14.3.1 兩階段查找 203 14.3.2 實(shí)例化點(diǎn) 204 14.3.3 包含模型 207 14.4 實(shí)現(xiàn)方案 207 14.4.1 貪婪實(shí)例化 209 14.4.2 查詢(xún)實(shí)例化 210 14.4.3 迭代實(shí)例化 211 14.5 顯式實(shí)例化 212 14.5.1 手動(dòng)實(shí)例化 212 14.5.2 顯式實(shí)例化聲明 214 14.6 編譯期的if語(yǔ)句 215 14.7 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù) 216 14.8 后記 217 第 15章 模板實(shí)參推導(dǎo) 218 15.1 推導(dǎo)的過(guò)程 218 15.2 推導(dǎo)的上下文 220 15.3 特殊的推導(dǎo)情況 221 15.4 初始化列表 222 15.5 參數(shù)包 223 15.6 右值引用 225 15.6.1 引用折疊規(guī)則 225 15.6.2 轉(zhuǎn)發(fā)引用 226 15.6.3 完美轉(zhuǎn)發(fā) 227 15.6.4 推導(dǎo)的意外情況 229 15.7 SFINAE 230 15.8 推導(dǎo)的限制 233 15.8.1 可行的實(shí)參轉(zhuǎn)換 233 15.8.2 類(lèi)模板實(shí)參 234 15.8.3 默認(rèn)調(diào)用實(shí)參 234 15.8.4 異常規(guī)范 235 15.9 顯式函數(shù)模板參數(shù) 236 15.10 基于初始化器和表達(dá)式的 推導(dǎo) 238 15.10.1 auto類(lèi)型的規(guī)范 238 15.10.2 使用decltype表示一個(gè)表達(dá)式的類(lèi)型 242 15.10.3 decltype(auto) 244 15.10.4 auto推導(dǎo)的特殊 情況 246 15.10.5 結(jié)構(gòu)化綁定 249 15.10.6 泛型lambda表達(dá)式 252 15.11 別名模板 254 15.12 類(lèi)模板參數(shù)推導(dǎo) 255 15.12.1 推導(dǎo)指引 256 15.12.2 隱式推導(dǎo)指引 257 15.12.3 其他 259 15.13 后記 262 第 16章 特化與重載 264 16.1 當(dāng)“泛型代碼”不是特別適用的時(shí)候 264 16.1.1 透明自定義 265 16.1.2 語(yǔ)義的透明性 266 16.2 重載函數(shù)模板 267 16.2.1 簽名 267 16.2.2 重載的函數(shù)模板的局部排序 269 16.2.3 正式的排序規(guī)則 270 16.2.4 模板和非模板 272 16.2.5 變參函數(shù)模板 274 16.3 顯式特化 276 16.3.1 全局的類(lèi)模板特化 276 16.3.2 全局的函數(shù)模板特化 279 16.3.3 全局的變量模板特化 281 16.3.4 全局的成員特化 281 16.4 類(lèi)模板偏特化 284 16.5 變量模板偏特化 287 16.6 后記 287 第 17章 未來(lái)方向 289 17.1 寬松的typename規(guī)則 289 17.2 廣義非類(lèi)型模板參數(shù) 290 17.3 函數(shù)模板的偏特化 292 17.4 命名模板實(shí)參簡(jiǎn)介 293 17.5 重載類(lèi)模板 294 17.6 中間包擴(kuò)展的演繹 294 17.7 void的規(guī)則化 295 17.8 模板的類(lèi)型檢查 296 17.9 反射元編程 297 17.10 包管理工具 298 17.11 模塊 299 第三部分 模板與設(shè)計(jì) 第 18章 模板的多態(tài) 302 18.1 動(dòng)多態(tài) 302 18.2 靜多態(tài) 304 18.3 動(dòng)多態(tài)與靜多態(tài) 306 18.4 使用概念 308 18.5 新形式的設(shè)計(jì)模式 309 18.6 泛型程序設(shè)計(jì) 310 18.7 后記 312 第 19章 特征的實(shí)現(xiàn) 314 19.1 一個(gè)實(shí)例：累加一個(gè)序列 314 19.1.1 固定特征 314 19.1.2 值特征 317 19.1.3 參數(shù)化特征 321 19.2 特征、policy及policy類(lèi) 321 19.2.1 特征和policy的區(qū)別 323 19.2.2 成員模板和模板的模板 參數(shù) 324 19.2.3 組合多個(gè)policy和（或）特征 325 19.2.4 運(yùn)用普通的迭代器進(jìn)行累積 325 19.3 類(lèi)型函數(shù) 326 19.3.1 元素類(lèi)型 327 19.3.2 轉(zhuǎn)換特征 329 19.3.3 謂詞特征 334 19.3.4 結(jié)果類(lèi)型特征 336 19.4 基于SFINAE的特征 339 19.4.1 SFINAE函數(shù)重載 339 19.4.2 SFINAE偏特化 342 19.4.3 為SFINAE使用泛型lambda表達(dá)式 343 19.4.4 SFINAE友好的特征 346 19.5 IsConvertibleT 349 19.6 檢測(cè)成員 351 19.6.1 檢測(cè)成員類(lèi)型 351 19.6.2 檢測(cè)任意的成員類(lèi)型 353 19.6.3 檢測(cè)nontype成員 354 19.6.4 使用泛型lambda檢測(cè) 成員 357 19.7 其他特征技術(shù) 359 19.7.1 if-then-else 359 19.7.2 檢測(cè)nonthrowing 操作 362 19.7.3 特征的便利性 364 19.8 類(lèi)型分類(lèi) 366 19.8.1 確定基本類(lèi)型 366 19.8.2 確定復(fù)合類(lèi)型 368 19.8.3 識(shí)別函數(shù)類(lèi)型 371 19.8.4 確定類(lèi)類(lèi)型 372 19.8.5 確定枚舉類(lèi)型 373 19.9 policy特征 373 19.10 在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中 376 19.11 后記 377 第 20章 類(lèi)型屬性重載 379 20.1 算法特化 379 20.2 標(biāo)簽調(diào)度 380 20.3 啟用/禁用函數(shù)模板 382 20.3.1 提供多種特化 383 20.3.2 EnableIf去往何處 385 20.3.3 編譯期if 386 20.3.4 術(shù)語(yǔ) 387 20.4 類(lèi)特化 388 20.4.1 啟用/禁用類(lèi)模板 388 20.4.2 類(lèi)模板的標(biāo)簽調(diào)度 390 20.5 實(shí)例化安全模板 392 20.6 在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中 396 20.7 后記 396 第 21章 模板與繼承 398 21.1 空基類(lèi)優(yōu)化 398 21.1.1 布局原則 398 21.1.2 作為基類(lèi)的成員 400 21.2 奇妙遞歸模板模式 402 21.2.1 Barton-Nackman 技巧 404 21.2.2 運(yùn)算符實(shí)現(xiàn) 406 21.2.3 門(mén)面模式 407 21.3 混入 413 21.3.1 奇妙的混入 415 21.3.2 參數(shù)化的虛擬性 415 21.4 命名模板實(shí)參 416 21.5 后記 419 第 22章 橋接靜多態(tài)與動(dòng)多態(tài) 421 22.1 函數(shù)對(duì)象、指針以及std::function<> 421 22.2 泛化的函數(shù)指針 423 22.3 橋接接口 425 22.4 類(lèi)型擦除 426 22.5 可選的橋接 427 22.6 性能考慮 429 22.7 后記 429 第 23章 元編程 431 23.1 現(xiàn)代C++元編程的狀況 431 23.1.1 值元編程 431 23.1.2 類(lèi)型元編程 432 23.1.3 混合元編程 433 23.1.4 單位類(lèi)型的混合元編程 435 23.2 反射元編程的維度 437 23.3 遞歸實(shí)例化的代價(jià) 438 23.4 計(jì)算完備性 441 23.5 遞歸實(shí)例化還是遞歸模板實(shí)參 441 23.6 枚舉值還是靜態(tài)常量 442 23.7 后記 443 第 24章 類(lèi)型列表 446 24.1 解剖一個(gè)類(lèi)型列表 446 24.2 類(lèi)型列表算法 448 24.2.1 索引 448 24.2.2 尋找最佳匹配 449 24.2.3 追加元素到類(lèi)型 列表 451 24.2.4 反轉(zhuǎn)類(lèi)型列表 453 24.2.5 轉(zhuǎn)化類(lèi)型列表 454 24.2.6 累加類(lèi)型列表 455 24.2.7 插入排序 457 24.3 非類(lèi)型類(lèi)型列表 459 24.4 使用包擴(kuò)展來(lái)優(yōu)化算法 462 24.5 cons風(fēng)格的類(lèi)型列表 463 24.6 后記 465 第 25章 元組 466 25.1 基礎(chǔ)元組設(shè)計(jì) 466 25.1.1 存儲(chǔ) 466 25.1.2 構(gòu)造 468 25.2 基礎(chǔ)元組運(yùn)算 469 25.2.1 比較 469 25.2.2 輸出 470 25.3 元組算法 471 25.3.1 作為類(lèi)型列表 471 25.3.2 增刪 472 25.3.3 反轉(zhuǎn) 473 25.3.4 索引列表 474 25.3.5 用索引列表反轉(zhuǎn) 475 25.3.6 重排和選擇 477 25.4 展開(kāi)元組 480 25.5 優(yōu)化元組 480 25.5.1 元組和EBCO 481 25.5.2 常數(shù)時(shí)間復(fù)雜度的get() 484 25.6 元組索引 485 25.7 后記 487 第 26章 可辨識(shí)聯(lián)合體 489 26.1 存儲(chǔ)簡(jiǎn)介 490 26.2 設(shè)計(jì) 491 26.3 值的查詢(xún)與提取 494 26.4 元素初始化、賦值和析構(gòu) 495 26.4.1 初始化 495 26.4.2 析構(gòu) 496 26.4.3 賦值 497 26.5 訪(fǎng)問(wèn)者 500 26.5.1 訪(fǎng)問(wèn)結(jié)果類(lèi)型 503 26.5.2 公共結(jié)果類(lèi)型 504 26.6 variant的初始化和賦值 505 26.7 后記 508 第 27章 表達(dá)式模板 510 27.1 臨時(shí)變量和割裂的循環(huán) 510 27.2 在模板實(shí)參中對(duì)表達(dá)式編碼 514 27.2.1 表達(dá)式模板的操作數(shù) 515 27.2.2 Array類(lèi)型 518 27.2.3 運(yùn)算符 520 27.2.4 回顧 521 27.2.5 表達(dá)式模板賦值 523 27.3 表達(dá)式模板的性能與局限 524 27.4 后記 524 第 28章 調(diào)試模板 527 28.1 淺層實(shí)例化 527 28.2 靜態(tài)斷言 529 28.3 原型 530 28.4 追蹤器 532 28.5 預(yù)言機(jī) 535 28.6 后記 536 附錄A 單一定義規(guī)則 537 A.1 編譯單元 537 A.2 聲明和定義 538 A.3 單一定義規(guī)則的細(xì)節(jié) 539 A.3.1 程序中的單一定義約束 539 A.3.2 編譯單元中的單一定義約束 540 A.3.3 跨編譯單元的等價(jià)性約束 542 附錄B 值類(lèi)別 545 B.1 傳統(tǒng)的左值和右值 545 B.2 C++11值類(lèi)別 546 B.3 使用decltype檢查值類(lèi)別 549 B.4 引用類(lèi)型 549 附錄C 重載解析 551 C.1 何時(shí)應(yīng)用重載解析 551 C.2 簡(jiǎn)化過(guò)的重載解析 552 C.2.1 成員函數(shù)的隱含實(shí)參 554 C.2.2 精細(xì)完美匹配 555 C.3 重載的細(xì)節(jié) 556 C.3.1 非模板優(yōu)先或更特化的模板 557 C.3.2 轉(zhuǎn)換序列 557 C.3.3 指針的轉(zhuǎn)型 558 C.3.4 初始化列表 559 C.3.5 仿函數(shù)和代理函數(shù) 562 C.3.6 其他的重載情況 562 附錄D 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)類(lèi)型實(shí)用程序 564 D.1 使用類(lèi)型特征 564 D.1.1 std::integral_constant和std::bool_constant 565 D.1.2 使用特征時(shí)應(yīng)該知道的事 566 D.2 基本和復(fù)合類(lèi)型類(lèi)別 567 D.2.1 基本類(lèi)型類(lèi)別的測(cè)試 567 D.2.2 復(fù)合類(lèi)型類(lèi)別的測(cè)試 571 D.3 類(lèi)型屬性和操作 572 D.3.1 其他類(lèi)型屬性 572 D.3.2 特定操作測(cè)試 580 D.3.3 類(lèi)型之間的關(guān)系 587 D.4 類(lèi)型構(gòu)造 589 D.5 其他特征 593 D.6 組合類(lèi)型特征 595 D.7 其他工具 596 附錄E 概念 598 E.1 使用概念 598 E.2 定義概念 600 E.3 約束的重載 602 E.3.1 約束的歸并 602 E.3.2 約束和標(biāo)簽調(diào)度 603 E.4 概念小提示 604 E.4.1 測(cè)試概念 604 E.4.2 概念粒度 604 E.4.3 二進(jìn)制兼容性 605 術(shù)語(yǔ)表 607