可能出现的错误
- 实例化错误：模板类的非虚函数只有在被使用时才会实例化。如果使用的模板参数不满足函数内部的要求，会导致编译错误。例如，函数内部对模板参数进行某种操作，但该操作对于某些类型不可用。
- 依赖于未定义行为：如果在模板非虚函数中对模板参数类型进行一些未定义行为的操作（如未初始化变量的使用、越界访问等），在不同编译器或不同编译优化设置下可能产生不同结果。
- 代码膨胀：由于模板的实例化机制，对于每个不同的模板参数组合，都会生成一份函数的实例。如果模板参数组合过多，会导致代码体积膨胀。
利用现代 C++ 特性避免错误与优化代码
- SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）：
- 用途：通过 SFINAE，可以在编译期根据模板参数的特性决定是否替换模板函数。这可以用来避免不满足条件的模板参数导致的编译错误。
- 示例：
#include <type_traits>
template <typename T>
auto add(T a, T b)
-> typename std::enable_if<std::is_arithmetic<T>::value, T>::type {
return a + b;
}
// 对于非算术类型，上述函数不会被实例化，从而避免错误
- constexpr：
- 用途：将模板非虚函数声明为
constexpr 可以使函数在编译期求值。这有助于在编译期完成计算，减少运行时开销，同时也能帮助编译器进行更好的优化。
- 示例：
template <unsigned int N>
constexpr unsigned int factorial() {
return N == 0? 1 : N * factorial<N - 1>();
}
// 在编译期计算阶乘，例如：
constexpr unsigned int result = factorial<5>();
- 概念（Concepts，C++20 及以后）：
- 用途：概念提供了一种更直观、简洁的方式来约束模板参数。通过定义概念，可以明确模板参数需要满足的条件，使代码更易读且能在编译期进行更准确的错误诊断。
- 示例：
#include <concepts>
template <typename T>
concept Arithmetic = std::is_arithmetic_v<T>;
template <Arithmetic T>
T add(T a, T b) {
return a + b;
}
// 对于不满足 Arithmetic 概念的类型，会在编译期报错，且报错信息更友好
- 抑制实例化：
- 用途：通过
#pragma once 或 include guards 等方式避免头文件重复包含导致的不必要模板实例化。另外，对于不会被使用到的模板参数组合，可以通过条件编译等方式抑制其实例化，减少代码膨胀。
- 示例：
// 头文件中使用 include guards
#ifndef MY_TEMPLATE_HEADER_H
#define MY_TEMPLATE_HEADER_H
// 模板类定义
template <typename T>
class MyTemplate {
public:
void nonVirtualFunction();
};
#endif // MY_TEMPLATE_HEADER_H
- 还可以使用
if constexpr（C++17 及以后）在模板函数内部根据条件决定是否实例化某些代码块，进一步控制代码膨胀和避免不必要的实例化错误。例如：
template <typename T>
void nonVirtualFunction(T value) {
if constexpr (std::is_integral_v<T>) {
// 针对整数类型的操作
} else {
// 针对非整数类型的操作
}
}
