英文原文(The template and typename keywords in C++)
在C++中，template和typename关键字有两种用途。其中一个在程序员中相当有知名度：用于定义模板。另一个用法则更为隐晦：用于指定一个表达式是引用模板函数还是类型。这经常困扰使用Eigen库的程序员，通常会导致编译器难以理解的错误信息，比如 expected expression 或 no match for operator<>。
使用 template 和 typename 关键字定义模板
template和typename关键字通常用于定义模板。本页面不涉及这个主题，我们假设读者已经了解了这一点（否则请参考C++书籍）。以下示例应该说明了template关键字的用法。
template <typename T>
bool isPositive(T x)
{
return x > 0;
}
我们也可以编写 template <class T>; 关键字 typename 和 class 在此上下文中具有相同的含义。
显示 template 关键字的第二次使用的示例
让我们通过一个例子来说明template关键字的第二种用法。假设我们想编写一个函数，将矩阵的上三角部分的所有元素复制到另一个矩阵中，同时保持下三角不变。一个简单的实现如下：
#include <Eigen/Dense>
#include <iostream>
using Eigen::MatrixXf;
void copyUpperTriangularPart(MatrixXf& dst, const MatrixXf& src)
{
dst.triangularView<Eigen::Upper>() = src.triangularView<Eigen::Upper>();
}
int main()
{
MatrixXf m1 = MatrixXf::Ones(4,4);
MatrixXf m2 = MatrixXf::Random(4,4);
std::cout << "m2 before copy:" << std::endl;
std::cout << m2 << std::endl << std::endl;
copyUpperTriangularPart(m2, m1);
std::cout << "m2 after copy:" << std::endl;
std::cout << m2 << std::endl << std::endl;
}
输出为：
m2 before copy:
0.68 0.823 -0.444 -0.27
-0.211 -0.605 0.108 0.0268
0.566 -0.33 -0.0452 0.904
0.597 0.536 0.258 0.832
m2 after copy:
1 1 1 1
-0.211 1 1 1
0.566 -0.33 1 1
0.597 0.536 0.258 1
这个实现虽然可以工作，但它缺乏灵活性。首先，它只适用于单精度浮点数的动态大小矩阵；函数copyUpperTriangularPart() 不接受静态大小矩阵或双精度数字的矩阵。其次，如果你使用mat.topLeftCorner(3,3) 这样的表达式作为 src 参数，那么这将被复制到 MatrixXf 类型的临时变量中；这个复制是可以避免的。
正如编写以特征类型作为参数的函数中所解释的，这两个问题都可以通过使 copyUpperTrianglePart() 接受任何 MatrixBase 类型的对象来解决。这导致以下代码：
#include <Eigen/Dense>
#include <iostream>
template <typename Derived1, typename Derived2>
void copyUpperTriangularPart(Eigen::MatrixBase<Derived1>& dst, const Eigen::MatrixBase<Derived2>& src)
{
/* Note the 'template' keywords in the following line! */
dst.template triangularView<Eigen::Upper>() = src.template triangularView<Eigen::Upper>();
}
int main()
{
Eigen::MatrixXi m1 = Eigen::MatrixXi::Ones(5,5);
Eigen::MatrixXi m2 = Eigen::MatrixXi::Random(4,4);
std::cout << "m2 before copy:" << std::endl;
std::cout << m2 << std::endl << std::endl;
copyUpperTriangularPart(m2, m1.topLeftCorner(4,4));
std::cout << "m2 after copy:" << std::endl;
std::cout << m2 << std::endl << std::endl;
}
输出为：
m2 before copy:
7 9 -5 -3
-2 -6 1 0
6 -3 0 9
6 6 3 9
m2 after copy:
1 1 1 1
-2 1 1 1
6 -3 1 1
6 6 3 1
copyUpperTriangularPart() 函数体中的一行代码展示了C++中更为隐晦的第二种使用方式。尽管它可能看起来很奇怪，但是根据标准，使用template关键字是必要的。如果不使用它，编译器可能会拒绝代码并显示类似于 no match for operator< 的错误信息。
解释
在上个例子中，需要使用template关键字的原因与C++中模板的编译规则有关。编译器必须在定义模板的位置检查代码的语法正确性，而不知道模板实参(Derived1和Derived2在本例中)的实际值。这意味着编译器不知道dst.triangularView是一个成员模板，并且后面的 < 符号是模板参数的分隔符的一部分。另一个可能性是dst.triangularView是一个成员变量，< 符号引用 operator<() 函数。实际上，根据标准，编译器应该选择第二种可能性。如果dst.triangularView是一个成员模板(如我们的情况)，程序员应该使用template关键字显式地指定，并写成dst.template triangularView。
确切的规则相当复杂，但忽略一些微妙之处，我们可以将其总结如下：
- 从属名称是（直接或间接）依赖于模板参数的名称。在示例中，
dst是从属名称，因为它的类型为MatrixBase<Derived1>，该类型取决于模板参数Derived1。 - 如果代码包含
xxx.yyy或xxx->yyy构造之一，并且xxx是从属名称，并且yyy引用成员模板，则必须在yyy之前使用template关键字，从而导致xxx.template yyy或xxx- > template yyy。 - 如果代码包含构造
xxx::yyy并且xxx是从属名称，并且yyy引用成员typedef，则必须在整个构造之前使用typename关键字，从而生成类型名xxx::yyy。
作为需要 typename 关键字的示例，请考虑稀疏矩阵操作中的以下代码，用于迭代稀疏矩阵类型的非零系数：
SparseMatrixType mat(rows,cols);
for (int k=0; k<mat.outerSize(); ++k)
for (SparseMatrixType::InnerIterator it(mat,k); it; ++it)
{
/* ... */
}
如果 SparseMatrixType 依赖于模板参数，则需要 typename 关键字：
template <typename T>
void iterateOverSparseMatrix(const SparseMatrix<T>& mat;
{
for (int k=0; k<m1.outerSize(); ++k)
for (typename SparseMatrix<T>::InnerIterator it(mat,k); it; ++it)
{
/* ... */
}
}
进一步阅读的资源
有关本主题的更多信息和更全面的解释，读者可以查阅以下资源：
David Abrahams和Aleksey Gurtovoy所著的《C++ Template Metaprogramming》一书在附录 B（“类型名和模板关键字”）中有非常好的解释。- http://pages.cs.wisc.edu/~driscoll/typename.html
- http://www.parashift.com/c++-faq-lite/templates.html#faq-35.18
- http://www.comeaucomputing.com/techtalk/templates/#templateprefix
- http://www.comeaucomputing.com/techtalk/templates/#typename
