C++模板是一种强大的泛型编程机制，无论是函数模板还是类模板，都在编译期进行实例化。这意味着编译器会为每个不同的模板参数类型生成对应的代码。这种机制被称为"静态多态"，区别于虚函数的"动态多态"。(这也是一个考点)
编译时实例化
模板函数和模板类在编译时被实例化。这意味着编译器会根据模板参数生成具体的函数或类。例如
template <typename T>
T add(T a, T b) {
return a + b;
}当我们在代码中使用 add 函数时，编译器会生成具体的函数实例：
int main() {
int result1 = add(3, 4); // 实例化为 int add(int, int)
double result2 = add(3.5, 4.2); // 实例化为 double add(double, double)
return 0;
}编译器会在编译时生成这两个具体的函数实例
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
double add(double a, double b) {
return a + b;
}静态类型检查
由于模板在编译时实例化，那么编译器自然可以在编译时进行静态类型检查。这确保了模板实例化后的代码是类型安全的。例如：
template <typename T>
T add(T a, T b) {
return a + b;
}
int main() {
add(3, "hello"); // 编译错误：不能将字符串与整数相加
return 0;
}编译器会在编译时检测到类型不匹配的错误，并生成编译错误。
模版实例化技术细节
代码膨胀：
由于每个不同的模板参数类型都会生成一份独立的代码，这可能导致可执行文件大小增加。例如:
template<typename T>
T max(T a, T b) {
return (a > b) ? a : b;
}
void test() {
max(10, 20); // 生成 int 版本
max(10.5, 20.5); // 生成 double 版本
max('a', 'b'); // 生成 char 版本
}延迟实例化：
模板代码只有在被使用时才会实例化，这是一种优化机制
template<typename T>
class DelayedClass {
public:
void unusedMethod() {
T* ptr = nullptr;
ptr->nonexistentMethod(); // 如果这个方法不被调用，编译不会报错
}
void usedMethod() {
T value{};
// 正常使用 T
}
};
int main() {
DelayedClass<int> obj;
obj.usedMethod(); // 只有这个方法被实例化
return 0;
}性能优化
模板的编译期实例化有几个重要的性能优势：
零运行时开销：由于所有的类型检查和代码生成都在编译期完成，运行时不需要额外的类型判断。
内联优化：编译器可以更容易地对模板代码进行内联优化。
模版元编程
模板元编程(Template Metaprogramming, TMP)是一种编程范式，它利用C++模板在编译期进行计算和类型操作。本质上是一种"编译期编程"，让编译器帮我们完成计算，生成代码。
// 编译期计算斐波那契数列
template<int N>
struct Fibonacci {
static constexpr int value = Fibonacci<N-1>::value + Fibonacci<N-2>::value;
};
// 特化处理边界情况
template<>
struct Fibonacci<0> {
static constexpr int value = 0;
};
template<>
struct Fibonacci<1> {
static constexpr int value = 1;
};
// 使用
constexpr int result = Fibonacci<10>::value; // 编译期计算第10个斐波那契数总结
C++模板的实例化是一个纯粹的编译期行为，这为C++提供了强大的静态多态能力和零运行时开销的泛型编程支持。
