C++中的模板参数 vs 函数参数：编译期与运行期的分界线

引言
在日常开发中，我们经常接触 函数参数，这是控制函数行为的最直接方式。但在 C++ 中还有一种强大的机制 —— 模板参数（Template Parameters），它赋予了我们在编译期就生成代码结构的能力。

本文将通过直观的类比，讲清楚模板参数和函数参数的区别，并深入介绍模板参数的主要类型与用途。

一、类比理解：模板参数 ≠ 函数参数
我们先看一个常见误解：

template<size_t V>
void foo() {std::array<int, V> arr;  // V 决定数组大小
}

有些同学看到 会误以为这是函数参数，其实不然：

对比维度	模板参数	函数参数 (int v)
位置	在尖括号 < > 中	在圆括号 ( ) 中
生命周期	编译期	运行期
用途	控制代码生成（如数组大小、选择分支）	控制函数逻辑/数据
可否参与模板实例化	✅ 是	❌ 否
是否可变	❌ 编译期固定	✅ 可动态变化

📌 举个例子更清楚：

// 模板参数：数组大小在编译期就确定
template<size_t N>
void printArray(std::array<int, N> arr) {for (auto x : arr) std::cout << x << " ";
}

这个 N 就是模板参数。如果你改成函数参数，就会出错：

// ❌ 错误示例：函数参数不能用于 std::array 定义
void printArray(int n, std::array<int, n> arr); // ❌ 错误，n不是编译期常量

二、模板参数的主要类型和用途
模板参数在 C++ 中可以大致分为以下几类，每一类都有对应的应用场景：

1️⃣ 类型模板参数 typename T / class T

template <typename T>
T add(T a, T b) { return a + b; }

• 用于泛型类型，如 int, float, std::string 等。
• 被广泛用于 STL 的容器与算法中。

2️⃣ 非类型模板参数（编译期常量）

template <int N>
std::array<int, N> makeArray() {return std::array<int, N>{};
}

• 可用于定义固定大小的数组、常量控制等。
• 类型包括：int, size_t, bool, 指针/引用常量等。
• 场景如：图着色、滑动窗口大小、缓存块大小、通道数量等。

三、何时使用模板参数？

🧩 你需要在编译期决定结构尺寸或逻辑分支

🔧 你想要类型安全的泛型结构

🚀 你追求运行效率和零运行时开销