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c++中的模板参数推导规则_c++ универсальные ссылки与引用折叠

穿越時空

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发布时间:2025-12-19 11:27:10

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来源于php中文网

原创

模板参数推导结合通用引用和引用折叠实现完美转发,如std::make_unique通过T&&推导实参类型,依据引用折叠规则保持值类别,使std::forward能原样转发参数给目标函数。

c++中的模板参数推导规则_c++ универсальные ссылки与引用折叠

在C++中,模板参数推导和引用折叠是理解泛型编程(尤其是完美转发和通用引用)的关键机制。它们共同支撑了现代C++中高效、灵活的接口设计,比如 std::make_uniquestd::forward 和各种工厂函数。

模板参数推导规则(Template Argument Deduction)

当编译器根据函数调用的实参自动确定模板参数类型时,就发生了模板参数推导。最常见的场景是函数模板:

template
void func(T param);

func(42); // T 被推导为 int,param 类型是 int func("hello"); // T 被推导为 const char[6],param 是 const char*

但推导行为会因参数类型的不同而变化。以下是几种常见情况:

  • 值类型(T param):会忽略顶层 const 和引用,数组和函数会退化为指针。
  • 引用类型(T& param):保留底层 const,不退化数组或函数类型。
  • 通用引用(T&& param):这是最关键的场景,支持引用折叠,并允许实现完美转发。

通用引用(Universal References)与右值引用(Rvalue References)

Scott Meyers 提出“通用引用”这个术语来描述出现在模板和 auto 声明中的 T&&。它既可以绑定左值,也可以绑定右值,具体类型由初始化表达式决定:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

template
void func(T&& param) { /* param 是通用引用 */ }

int x = 42; func(x); // x 是左值 → T 被推导为 int&,param 类型是 int&&(但实际是左值引用) func(42); // 42 是右值 → T 被推导为 int,param 类型是 int&&

注意:只有在模板参数推导发生时,T&& 才是通用引用。像 void func(int&&) 这样的明确右值引用就不是通用引用。

引用折叠规则(Reference Collapsing Rules)

引用折叠是 C++11 引入的核心规则,用于解决“引用的引用”这种非法语法。规则如下:

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  • T&& && → T&&
  • T&& & → T&
  • T& && → T&
  • T& & → T&

简化记忆:只要出现左值引用,结果就是左值引用;只有全是右值引用时,结果才是右值引用。

引用折叠在通用引用和 std::forward 中起关键作用。例如:

template
void wrapper(T&& arg) {
    target(std::forward(arg));  // 保持原始值类别
}

当传入左值时,T 被推导为 U&(U 是实际类型),std::forward 返回 U&;传入右值时,T 是 Ustd::forward 返回 U&&,从而实现完美转发。

实际应用:完美转发(Perfect Forwarding)

结合模板推导、通用引用和引用折叠,可以实现函数模板将参数原样转发给另一个函数:

template
std::unique_ptr make_unique(U&& u) {
    return std::unique_ptr(new T(std::forward(u)));
}

无论 u 是左值还是右值,std::forward 都能正确保留其值类别,调用匹配的构造函数。

基本上就这些。掌握这些规则后,就能理解 STL 中大多数泛型代码的设计原理。

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