第7章笔记：模板与泛型程序设计

本章问题

通过逐步可编译的程序掌握模板与泛型程序设计，从现象走到语言规则、资源状态和工程证据。 七课组成一条从可编译现象到语言规则、对象状态和工程验证的链，不能拆成互不相干的语法点。

七课连接

• 函数模板与实例化：规则 template instantiates for used types；实验任务为写一个能编译运行的最小程序展示“函数模板与实例化”，记录输入、关键对象状态、输出和编译命令，并用规则 template instantiates for used types 解释结果；严格边界为不得把“函数模板与实例化”只写成语法模板；必须说明类型、所有权/生存期、失败输入、复杂度或并发可见性中与本节有关的边界；本节产物将作为《类模板与类型参数》的输入或约束。
• 类模板与类型参数：规则 class template defines a family；实验任务为写一个能编译运行的最小程序展示“类模板与类型参数”，记录输入、关键对象状态、输出和编译命令，并用规则 class template defines a family 解释结果；严格边界为不得把“类模板与类型参数”只写成语法模板；必须说明类型、所有权/生存期、失败输入、复杂度或并发可见性中与本节有关的边界；本节产物将作为《类型推导与auto》的输入或约束。
• 类型推导与auto：规则 deduction follows context；实验任务为写一个能编译运行的最小程序展示“类型推导与auto”，记录输入、关键对象状态、输出和编译命令，并用规则 deduction follows context 解释结果；严格边界为不得把“类型推导与auto”只写成语法模板；必须说明类型、所有权/生存期、失败输入、复杂度或并发可见性中与本节有关的边界；本节产物将作为《概念约束与requires》的输入或约束。
• 概念约束与requires：规则 constraints reject invalid operations；实验任务为写一个能编译运行的最小程序展示“概念约束与requires”，记录输入、关键对象状态、输出和编译命令，并用规则 constraints reject invalid operations 解释结果；严格边界为不得把“概念约束与requires”只写成语法模板；必须说明类型、所有权/生存期、失败输入、复杂度或并发可见性中与本节有关的边界；本节产物将作为《特化、重载和选择》的输入或约束。
• 特化、重载和选择：规则 selection chooses most suitable candidate；实验任务为写一个能编译运行的最小程序展示“特化、重载和选择”，记录输入、关键对象状态、输出和编译命令，并用规则 selection chooses most suitable candidate 解释结果；严格边界为不得把“特化、重载和选择”只写成语法模板；必须说明类型、所有权/生存期、失败输入、复杂度或并发可见性中与本节有关的边界；本节产物将作为《编译期计算入门》的输入或约束。
• 编译期计算入门：规则 constexpr permits compile-time evaluation；实验任务为写一个能编译运行的最小程序展示“编译期计算入门”，记录输入、关键对象状态、输出和编译命令，并用规则 constexpr permits compile-time evaluation 解释结果；严格边界为不得把“编译期计算入门”只写成语法模板；必须说明类型、所有权/生存期、失败输入、复杂度或并发可见性中与本节有关的边界；本节产物将作为《泛型算法实验》的输入或约束。
• 泛型算法实验：规则 generic code states semantic requirements；实验任务为写一个能编译运行的最小程序展示“泛型算法实验”，记录输入、关键对象状态、输出和编译命令，并用规则 generic code states semantic requirements 解释结果；严格边界为不得把“泛型算法实验”只写成语法模板；必须说明类型、所有权/生存期、失败输入、复杂度或并发可见性中与本节有关的边界；本节产物将作为《vector与连续存储》的输入或约束。

实验闭环

从空目录建立在线兼容的C++17程序，开启警告，运行本章两道代码题各四组测试，再新增一个失败用例。C++20扩展另作显式比较。保存编译命令、输入、输出、首个诊断和修复后的回归。涉及资源就画所有权，涉及容器就标迭代器有效性，涉及并发就画happens-before。

复盘

错题不能只记“粗心”。标记它属于阶段、类型、控制、对象生存期、所有权、异常、复杂度还是并发。更换输入与实现重做阶段卷；能解释规则为何阻止错误，并能展示反例，才算迁移成功。