c++模板元编程

元编程介绍

借助c++编译期模板展开逻辑生成c++代码的过程叫做模板元编程。对比c++语言本身，编译期间可以访问的数据叫做元数据，操作元数据的代码叫做元函数。

元数据

编译期可以感知的常量，如类型，整形常量(包括枚举变量，函数地址等)

元函数

meta_function_name<type-arguments>::type

meta_function_name<type-arguments>::value

定义一个函数：
template <int I>
struct Value {
typedef type int;
enum {value = I}
}

调用函数
int result = Value<10>::value;
typedef Value<10>::type value_type;

元编程应用

使用元编程可以在c++的编译器进行数值计算，类型检查，代码生成

数值计算

数值计算元函数返回结果是计算好的数值，标准访问方式是：meta_function_name<type-arguments...>::value
阶乘计算

template <int N>
struct Factorial {
enum {result = N*Factorial<N-1>::result};
};

template<>
struct Factorial<1> {
enum {result = 1};
};

int ret = Factorial<10>::result;

如果调用此函数计算阶乘，它的结果是在编译期间计算好然后再赋值给变量result
上面语句生成的汇编代码如下：

类型计算

类型计算元函数返回结果是类型，一般都是typedef出来的，标准访问方式是：meta_function_name<type-arguments...>::type

template <bool condition, typename T1, typename T2>
class IfThenElse {
typedef T1 ResultType;
}
template <false, typename T1, typename T2>
class IfThenElse {
typedef T2 ResultType;
}

typedef IfThenElse<true,int,char>::type ResultT;

类型的赋值只能通过typedef，类似于数值赋值采用=

代码生成

阶乘计算

template <int N>
struct Factorial2 {
static int Result() {
return N * Factorial2<N-1>::Result();
}
};

template<>
struct Factorial2<1> {
static int Result() {
return 1;
}
};

int ret = Factorial2<3>::Result();

上面的代码调用会产生循环展开代码，如下：

先调用Factorial2<3>::Result()



再调用Factorial2<2>::Result()



计算Factorial2<3>::Result()的结果用3*Factorial2<2>::Result()

小结：

元数据的引用会触发编译期计算（包括常量，类型）。

如果直接通过模板类定义对象，例如template_class_name<type-arguments> a，或者引用类的静态成员函数

[b]template_class_name<type-arguments>::func(a,b)。这些都会触发代码生成。

[/b]