类模板和函数模板的基本概念

在C++中，模板是一种通用的编程工具，用于生成特定类型或函数的代码。类模板（class template）和函数模板（function template）是两种常见的模板类型。类模板用于生成类的代码，而函数模板用于生成函数的代码。

类模板和函数模板的定义方式相似，都是使用关键字template和一对尖括号来声明模板参数。在模板参数列表中，可以定义一个或多个类型参数和非类型参数。类型参数用于指定特定类型的占位符，非类型参数用于指定特定值的占位符。

类模板的特点

1. 生成类的代码：类模板用于生成类的代码，其中的模板参数可以在类内部的成员变量、成员函数和嵌套类中使用。通过实例化类模板，可以得到具有不同模板参数的多个类。

2. 类模板的实例化：类模板的实例化是通过将实际类型替换模板参数来完成的。即在定义对象时，需要指定模板参数的具体类型。例如，可以通过类模板`template class MyClass`来生成多个具有不同类型的类对象，如`MyClass obj1`和`MyClass obj2`。

3. 类模板成员的实例化：类模板的成员函数和成员变量在使用时才会被实例化。即在调用时，编译器会根据模板参数的具体类型实例化成员函数和成员变量的具体代码。

函数模板的特点

1. 生成函数的代码：函数模板用于生成函数的代码，其中的模板参数可以在函数的参数列表和函数体中使用。通过实例化函数模板，可以得到具有不同模板参数的多个函数。

2. 函数模板的实例化：函数模板的实例化是通过在调用函数时根据函数参数的类型自动推导模板参数的具体类型。也可以显式指定模板参数的类型，例如`functionName(x)`。调用函数模板时，编译器会实例化具有特定模板参数的函数代码。

3. 函数模板重载解析：当存在多个重载函数时，编译器会优先选择能够最匹配实际参数的函数模板进行实例化。

类模板和函数模板的应用场景

1. 类模板的使用场景：类模板常用于设计通用的数据结构和算法，如容器类（如vector、list）和智能指针（如shared_ptr、unique_ptr）。它可以根据模板参数的不同，生成适用于不同类型的对象。

2. 函数模板的使用场景：函数模板常用于设计具有相同功能但适用于不同类型的函数，如排序算法、查找算法和数值计算。它可以根据函数参数的类型自动生成适用于不同类型的函数代码。

3. 类模板和函数模板的结合：类模板和函数模板可以结合使用，构成更复杂的模板代码。例如，可以将函数模板作为类模板成员函数，实现特定类型的操作；也可以将类模板作为函数模板的参数，实现针对不同类型的函数操作。