テンプレート: 型の抽象化

同じロジックを任意の型で再利用。STLの基盤技術。

テンプレート
型をパラメータ化してコードを再利用。
インスタンス化
具体的な型でコードを生成。
typename
型パラメータを宣言するキーワード。

テンプレートとは？

型抜き

同じ型抜きで、チョコ生地もバニラ生地もクッキーにできる。

なぜテンプレートが必要か？

C++では、同じロジックを異なる型で再利用したい場面がよくあります。例えば、max()関数はint、double、std::stringなど様々な型で動作させたい場合があります。テンプレートを使うことで、型ごとに関数を書く必要がなくなり、コードの重複を排除できます。これはDRY（Don't Repeat Yourself）原則の実現であり、メンテナンス性を大幅に向上させます。

また、テンプレートはコンパイル時に型ごとに最適化されたコードを生成するため、マクロや関数ポインタよりも型安全性が高く、実行時のパフォーマンスも優れています。

いつ使うか？

  • 同じロジックを複数の型で再利用する場合（コンテナ、アルゴリズムなど）
  • 型安全性を保ちたい場合（コンパイル時の型チェック）
  • STLのコンテナやアルゴリズムを理解する場合（STL自体がテンプレートで実装されている）

実践テクニック

SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）: テンプレートのオーバーロード解決時に、コンパイルエラーを無視する仕組み。これを活用して、特定の型に対してのみ有効な関数を定義できます。
コンセプト（Concepts）: テンプレートパラメータに型制約（typename T: class MyClass）を付けることで、特定の条件を満たす型のみを受け入れるようにできます。
型推論（Type Deduction）: 関数テンプレートの引数から型を自動的に推論できます。例えば、max(3, 5)と書くと、Tはintとして推論されます。
Function Template
template<typename T>
T max(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}


int main() {
    int i = max(3, 5);          // T = int
    double d = max(3.14, 2.71); // T = double
    std::string s = max("apple", "banana"); // T = const char*
}
実行結果
i = 5
d = 3.14
s = "banana"
Bad
// ❌ Bad: 型ごとに関数を書く
int maxInt(int a, int b) { return (a > b) ? a : b; }
double maxDouble(double a, double b) { return (a > b) ? a : b; }
std::string maxString(std::string a, std::string b) { ... }
Good
// ✅ Good: テンプレート1つでOK
template<typename T>
T max(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

クラステンプレート

Class Template with Non-Type Parameter
template<typename T, size_t N>
class Array {
    T data_[N];
public:
    T& operator[](size_t i) { return data_[i]; }
    constexpr size_t size() const { return N; }
};


Array<int, 10> arr;  // 10個のint
arr[0] = 42;

合格ライン

☐ 関数テンプレートを書ける
☐ typename と class の違いを知っている

参考リンク

cppreference - Templates

演習課題

課題1: 関数テンプレート
任意の型の2つの値を交換する swap テンプレート関数を作成してください。
課題2: クラステンプレート
固定サイズの配列をラップする Array クラステンプレートを作成してください。

次のステップ

std::vector
動的配列