C++模板元編程的兩個例子

C++模板元編程，是使用template進行編譯期運算的一種機制，可以認為是C++的一種編程方式。

第一個例子：計算整數N的階乘。

1. //模板的一般形式   
2. template<int N>  
3. class Factorial  
4. {  
5. public:  
6.     enum  
7.     {  
8.         _result = N * Factorial<N-1>::_result  
9.     };  
10. };  
11.   
12. //用於結束遞歸規則的特化模板   
13. template<>  
14. class Factorial<0>  
15. {  
16. public:  
17.     enum  
18.     {  
19.         _result = 1  
20.     };  
21. };  
22.   
23. int main()  
24. {  
25.     const int Num = 10;  
26.     cout << Num << "! = " << Factorial<Num>::_result << endl;  
27. }  

運行結果：10! = 3628800

其中的思考方式，我感覺是數學歸納法的應用。注意模板在其中起的作用，在編譯期，編譯器使用template生成了class Factorial<0>……class Factorial<10>一共11個class定義，在程序運行時其實計算過程並沒有占用CPU時間，只不過這麼多class的定義占用了一些內存。

第二個例子：編譯期的if語句

這是 Bjarne Stroustrup在《Evolving a language in and for the real world C++ 1991-2006》一文中舉的例子。

1. struct T_Left  
2. {  
3.     int value;  
4. };  
5. struct T_Right  
6. {  
7.     char value;  
8. };  
9.   
10. template<bool b, class X, class Y>  
11. struct if_  
12. {  
13.     typedef X type; // use X if b is true   
14. };  
15. template<class X, class Y>  
16. struct if_<false, X, Y>  
17. {  
18.     typedef Y type; // use Y if b is false   
19. };  
20.   
21.   
22. int main()  
23. {  
24.     cout << "Type Size = " << sizeof(if_<sizeof(T_Left) < 4, T_Left, T_Right>::type) << endl;  
25. }  

其實也是根據編譯期能確定的值，來進行編譯期的選擇。

模板元編程的應用包括：Blitz++庫；boost::mpl庫；以及《Modern C++ Design》一書中提到的typelist。