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. };
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. };
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. };
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. };
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。