每个模板都是由一或多个模板形参所参数化的，它们在模板声明语法中的 形参列表 中指定：

形参列表 中的每个形参可以是：

• 非类型模板形参；
• 类型模板形参；
• 模板模板形参。

非类型模板形参

1) 带可选名字的非类型模板形参。

2) 带可选名字和默认值的非类型模板形参。

3) 带可选名字的非类型模板形参包。

4) 带占位符类型的非类型模板形参。占位符 可为包含占位符 auto 的任何类型（例如单纯的 auto、auto ** 或 auto &），被推导类类型的占位符 (C++20 起)，或者 decltype(auto)。

非类型模板形参必须拥有结构化类型，它是下列类型之一（可选地有 cv 限定，忽略限定符）：

• （到对象或函数的）左值引用类型；
• 整数类型；
• （指向对象或函数的）指针类型；
• （指向成员对象或成员函数的）成员指针类型；
• 枚举类型；

数组与函数类型可以写在模板声明中，但它们被自动替换为适合的对象指针和函数指针。

当在类模板体内使用非类型模板形参的名字时，它是不可修改的纯右值，除非其类型是左值引用类型，或其类型是类类型 (C++20 起)。

形式为 class Foo 的模板形参不是类型为 Foo 的非类型模板形参，虽然 class Foo 还能是详述类型说明符且 class Foo x; 声明 x 为 Foo 类型的对象。

template<auto n> struct B { / … / };
B<5> b1;   // OK：非类型模板形参类型为 int
B<'a'> b2; // OK：非类型模板形参类型为 char
B<2.5> b3; // 错误：非类型模板形参类型不能是 double

template<auto…> struct C {};
C<'C', 0, 2L, nullptr> x; // OK

struct A { friend bool operator==(const A&, const A&) = default; };
template<A a> void f() {
    &a; // OK
    const A& ra = a, &rb = a; // 都绑定到同一模板形参对象
    assert(&ra == &rb); // 通过
}

类型模板形参

类型形参关键词 是 typename 或 class 之一。这两个关键词在类型模板形参声明中没有区别。

1) 无默认类型的类型模板实参。

template<class T>
class My_vector { /* ... */ };

2) 有默认类型的类型模板实参。

template<class T = void>
struct My_op_functor { /* ... */ };

3) 类型模板形参包。

template<typename... Ts>
class My_tuple { /* ... */ };

形参的名字是可选的：

// 对上面所示模板的声明：
template<class> class My_vector;
template<class = void> struct My_op_functor;
template<typename...> class My_tuple;

在模板声明体内，类型形参之名是 typedef 名，是当模板被实例化时所提供的类型的别名。

template<typename T> concept C1 = true;
template<typename… Ts> concept C2 = true; // 变参概念
template<typename T, typename U> concept C3 = true;

template<C1 T> struct s1;         // 制约表达式为 C1<T>
template<C1… T> struct s2;      // 制约表达式为 (C1<T> && …)
template<C2… T> struct s3;      // 制约表达式为 (C2<T> && …)
template<C3<int> T> struct s4;    // 制约表达式为 C3<T, int>
template<C3<int>… T> struct s5; // 制约表达式为 (C3<T, int> && …)

模板模板形参

1) 带可选名字的模板模板形参。

2) 带可选名字和默认模板的模板模板形参。

3) 带可选名字的模板模板形参包。

在模板声明体内，此形参的名字是一个模板名（且需要实参以实例化）。

template<typename T> class my_array {};
 
// 两个类型模板形参和一个模板模板形参：
template<typename K, typename V, template<typename> typename C = my_array>
class Map
{
    C<K> key;
    C<V> value;
};

模板实参

为使模板被实例化，其每个模板形参（类型、非类型或模板）必须由一个对应的模板实参所替换。对于类模板，实参或被显式提供，或从初始化器推导， (C++17 起)或为默认。对于函数模板，实参或被显式提供，或从语境推导，或为默认。

若实参同时可被解释成类型标识和表达式，则它始终被解释成类型标识，即使其对应的是非类型模板形参也是如此：

template<class T> void f(); // #1
template<int I> void f(); // #2
void g() {
    f<int()>(); // "int()" 既是类型又是表达式，
                // 调用 #1 因为它被解释成类型
}

模板非类型实参

实例化拥有非类型模板形参的模板时，应用下列限制：

template<const int pci> struct X {};
int ai[10];
X<ai> xi;  // ok：数组到指针转换和 cv 限定转换

struct Y {};
template<const Y& b> struct Z {};
Y y;
Z<y> z;  // ok：无转换

template<int (&pa)[5]> struct W {};
int b[5];
W<b> w; // ok：无转换

void f(char);
void f(int);
template<void (pf)(int)> struct A {};
A<&f> a; // ok：重载决议选择 f(int)

template<class T, const char p> class X {};
X<int, "Studebaker"> x1; // 错误：字符串字面量用作模板实参

template<int p> class X {};
int a[10];
struct S
{
    int m;
    static int s;
} s;
X<&a[2]> x3;  // 错误：数组元素的地址
X<&s.m> x4;   // 错误：非静态成员的地址
X<&s.s> x5;   // ok：静态成员的地址
X<&S::s> x6;  // ok：静态成员的地址

template<const int& CRI> struct B {};
B<1> b2;     // 错误：临时量会为模板实参所要求
int c = 1;
B<c> b1;     // ok

模板类型实参

类型模板形参的模板实参必须是类型标识，它可以指名不完整类型：

template<typename T> class X {}; // 类模板
 
struct A; // 不完整类型
typedef struct {} B; // 无名类型的类型别名
 
int main()
{
    X<A> x1; // ok：'A' 指名类型
    X<A*> x2; // ok：'A*' 指名类型
    X<B> x3; // ok：'B' 指名类型
}

模板模板实参

模板模板形参的模板实参是必须是一个 标识表达式，它指名一个类模板或模板别名。

当实参是类模板时，进行形参匹配时只考虑其主模板。部分特化若存在，也仅在基于此模板模板形参的特化恰好要被实例化时才予以考虑。

template<typename T> class A { int x; }; // 主模板
template<class T> class A<T*> { long x; }; // 部分特化
 
// 带有模板模板形参 V 的类模板
template<template<typename> class V> class C
{
    V<int> y; // 使用主模板
    V<int*> z; // 使用部分特化
};
 
C<A> c; // c.y.x 类型为 int，c.z.x 类型为 long

为匹配模板模板实参 A 与模板模板形参 P，A 的每个模板形参必须与 P 的对应模板形参严格匹配 (C++17 前)P 必须至少与 A 一样特殊 (C++17 起)。若 P 的形参列表包含一个形参包，则来自 A 的模板形参列表中的零或更多模板形参（或形参包）与之匹配。

template<typename T> struct eval; // 主模板 
 
template<template<typename, typename...> class TT, typename T1, typename... Rest>
struct eval<TT<T1, Rest...>> {}; // eval 的部分特化
 
template<typename T1> struct A;
template<typename T1, typename T2> struct B;
template<int N> struct C;
template<typename T1, int N> struct D;
template<typename T1, typename T2, int N = 17> struct E;
 
eval<A<int>> eA; // ok：匹配 eval 的部分特化
eval<B<int, float>> eB; // ok：匹配 eval 的部分特化
eval<C<17>> eC; // 错误：C 在部分特化中不匹配 TT，因为 TT 的首个形参是类型模板形参
                // 而 17 不指名类型
eval<D<int, 17>> eD; // 错误：D 在部分特化中不匹配 TT，
                     // 因为 TT 的第二形参是类型形参包，而 17 不指名类型
eval<E<int, float>> eE; // 错误：E 在部分特化中不匹配 TT
                        // 因为 E 的第三（默认）形参是非类型形参

template<class T> class A { /* ... */ };
template<class T, class U = T> class B { /* ... */ };
template <class ...Types> class C { /* ... */ };
 
template<template<class> class P> class X { /* ... */ };
X<A> xa; // OK
X<B> xb; // C++17 在 CWG 150 后 OK
         // 更早时为错误：非严格匹配
X<C> xc; // C++17 在 CWG 150 后 OK
         // 更早时为错误：非严格匹配
 
template<template<class ...> class Q> class Y { /* ... */ };
Y<A> ya; // OK
Y<B> yb; // OK
Y<C> yc; // OK
 
template<auto n> class D { /* ... */ }; // 注意：C++17
template<template<int> class R> class Z { /* ... */ };
Z<D> zd; // OK
 
template <int> struct SI { /* ... */ };
template <template <auto> class> void FA();  // 注意：C++17
FA<SI>();  // 错误

默认模板实参

默认模板实参在形参列表中于 = 号之后指定。可以为任何种类的模板形参（类型、非类型或模板）指定默认实参，但不能对形参包指定。

若为主类模板、主变量模板 (C++14 起)或别名模版的模板形参指定默认实参，则其每个后继模板形参都必须有默认实参，但最后一个可以是模板形参包。在函数模板中，对跟在默认实参之后的形参没有限制，而仅当类型形参具有默认实参，或可从函数实参推导时，才可跟在形参包之后。

以下情况不允许默认形参

• 在类模板的成员的类外定义中（必须在类体内的声明中提供它们）。注意非模板类的成员模板可以在其类外定义中使用默认形参（见 GCC 漏洞 53856）
• 在友元类模板声明中

各个声明和定义中所出现的默认模板实参，以类似默认函数实参的方式合并：

template<typename T1, typename T2 = int> class A;
template<typename T1 = int, typename T2> class A;
// 如上与如下相同：
template<typename T1 = int, typename T2 = int> class A;

但在同一作用域中不能两次为同一形参指定默认实参

template<typename T = int> class X;
template<typename T = int> class X {}; // 错误

模板模板形参的模板形参列表可拥有其自己的默认实参，它仅在模板模板实参自身处于作用域中时有效：

// 类模板，带有默认实参的类型模板形参
template<typename T = float> struct B {};
 
// 模板模板形参 T 有形参列表，
// 它由一个带默认实参的类型模板形参组成
template<template<typename = float> typename T> struct A
{
    void f();
    void g();
};
 
// 类体外的成员函数模板定义
template<template<typename TT> class T>
void A<T>::f()
{
    T<> t; // 错误：TT 在作用域中无默认实参
}
template<template<typename TT = char> class T>
void A<T>::g()
{
    T<> t; // ok：t 为 T<char>
}

默认模板形参中所用的名字的成员访问，在声明中，而非在使用点检查：

class B {};
 
template<typename T> class C
{
    protected:
        typedef T TT;
};
 
template<typename U, typename V = typename U::TT> class D: public U {};
 
D<C<B>>* d; // 错误：C::TT 为受保护

template<typename T, typename U = int> struct S { };
S<bool> p; // 默认模板实参 U 在此点实例化
            // p 的类型是 S<bool, int>

示例

运行此代码

#include <iostream>
 
// 简单的非类型模板形参
template<int N>
struct S { int a[N]; };
 
template<const char*>
struct S2 {};
 
// 复杂的非类型形参的例子
template
<
    char c, // 整型类型
    int (&ra)[5], // 到（数组类型）对象的左值引用
    int (*pf)(int), // 函数指针
    int (S<10>::*a)[10] // 指向（int[10] 类型的）成员对象的指针
> struct Complicated
{
    // 调用编译时所选择的函数
    // 并在编译时将其结果存储于数组中
    void foo(char base)
    {
        ra[4] = pf(c - base);
    }
};
 
S2<"fail"> s2; // 错误：不能用字符串字面量
char okay[] = "okay"; // 有连接的静态对象
S2< &okay[0] > s2; // 错误：数组元素无连接
S2<okay> s2; // 能用
 
int a[5];
int f(int n) { return n; }
 
int main()
{
    S<10> s; // s.a 是 10 个 int 的数组
    s.a[9] = 4;
 
    Complicated<'2', a, f, &S<10>::a> c;
    c.foo('0');
 
    std::cout << s.a[9] << a[4] << '\n';
}

输出：

42