Ответ.

История вопроса:

Шаблоны были добавлены в C++ для эффективной реализации универсальных алгоритмов и структур данных. С самого начала требовался механизм автоматического вывода типов по входным аргументам, чтобы сделать использование шаблонов удобнее разработчика.

Проблема:

Механизм подстановки не всегда очевиден: возникает неоднозначность с ссылками, маскированием типов, частичными специализациями, шаблонными параметрами-ссылками и константами. Иногда компилятор не может вывести тип или выводит неожиданный результат.

Решение:

Компилятор анализирует аргументы, сопоставляет их с шаблонными параметрами, учитывая правила cv-квалификаторов, ссылки и указатели. Недостатки и ограничения требуют явного указания типа, когда автоматическая подстановка невозможна.

Пример кода:

template<typename T>
void func(T arg) { /* ... */ }

func(10);        // T deduced as int
func("abc");    // T deduced as const char*

// Отличие между T arg и T& arg:
template<typename T>
void printRef(T& arg); // Не примет временный объект!

Ключевые особенности:

Подстановка не работает с T& для временных объектов.
CV-квалификаторы (const/volatile) влияют на от deduced type.
Особые правила для указателей и массивов (decay).

Вопросы с подвохом.

Что будет, если шаблонная функция принимает T& и попытаться передать ей временный объект?

Компилятор не сможет сделать вывод типа, так как временный объект нельзя передать по неконстантной ссылке. Возникнет ошибка компиляции.

template<typename T>
void foo(T& arg);

foo(42); // Ошибка!

Как работает подстановка типов с массивами?

Массивы "разлагаются" до указателей при передаче по значению, но если шаблон принимает ссылку, сохраняется размер массива, что часто используют для реализации safe-size шаблонов.

template<typename T, size_t N>
void arraySize(T (&arr)[N]) { std::cout << N; }

int x[10];
arraySize(x); // Выведет 10

Почему не всегда корректно использовать auto для хранения результатов вызова шаблонных функций?

Auto при выводе типа может "срезать" const или ref-квалификатор, что иногда приводит к неожиданным ошибкам копирования или изменяемости.

auto x = funcReturningRef(); // x будет по значению, а не ссылка!

Типовые ошибки и анти-паттерны

Использование неконстантных ссылок (T&) для временных объектов.
Неочевидные ошибки при decay массивов и указателей.
Ожидание, что подстановка параметров всегда "угадает" нужный тип.

Пример из жизни

Негативный кейс

Шаблонная функция универсальной сортировки принимает T&, пользователь пробует передать временный объект. В результате код не компилируется, а ошибка вызывает ступор у разработчика.

Плюсы:

Защита от случайных изменений временных объектов.

Минусы:

Заметное ограничение гибкости интерфейса.
Запутанные сообщения ошибок компилятора.

Позитивный кейс

Сортировщик реализован через универсальные ссылки (T&&) с использованием std::forward, что позволяет грамотно работать и с lvalue, и с rvalue, следовательно повышать производительность и гибкость.