C++模板元编程初探

C++模板元编程初探

 

下面的文字摘自,

https://kelvinh.github.io/blog/2013/08/09/cpp-template-meta-programming/

这篇博客,主要是为了记一下当初看到C++模板元编程时的震惊程度。

在看Effective C++的时候,条款48,其中有这样一个例子:

“`C++
template<unsigned n>
struct Factorial {
enum {
value = n * Factorial<n-1>::value
};
};

template<>
struct Factorial<0> {
enum {
value = 1
};
};

int main() {
std::cout << Factorial<5>::value;
std::cout << Factorial<10>::value;
}
“`

在模板类 Factorial<n> 中,定义了一个枚举,枚举的 value 成员值定义为 nFactorial<n-1>::value 的乘积;而且对模板参数 n = 0 的情况进行了特化,其value为1。实际上这是一个递归终止的条件。

在编译器编译到 Factorial<5> 这个表达式的时候,由于递归调用,它会先编译 Factorial<4> ,然后继续编译 Factorial<3> ……
直到特化后的 Factorial<0> 。所以,在编译完程序之后, Factorial<5>::value 的值就已经确定,在运行的时候,程序直接输出结果,没有任何计算过程。


记得曾经,同事跟我聊天的时候,有聊到说C++的模板编程可以使运算在编译时发生,而不在运行时发生,但当时他没举具体例子。我当时以为他在吹牛,在我看来,C++模板只不过是为了泛化一些数据结构而已,所以我当时也没太在意。现在看来,是我太孤陋寡闻了。实际上,C++模板元编程是图灵完备的,可以将其看成是一种单独的编程语言,只不过它的运行环境是编译器,输出是普通的C++程序。

但C++模板元编程也不是没有缺点,列举几个如下:

  1. 产生多余的代码,导致可执行程序体积增大(这个问题因编译器而定,好的编译器会进行优化)
  2. 编译速度慢
  3. 编译出错信息几乎无法理解(注意:是“无法理解”,不是“难以理解”或者“不好理解”)

 

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