Effective C++ 条款48 认识template元编程

1. 模板元编程(template mataprogramming,TMP)是编写C++程序并执行于编译期的过程,"所谓template mataprogram(模板元程序),是以C++写成,执行于C++编译器内的程序.一旦TMP程序结束执行,其输出,也就是从templates具现出来的若干C++源码,便会一如往常地被编译".

2. 自从templates加入C++,TMP底层特性便被引进了,自从TMP于1990s初期被发现,TMP被日渐证明十分有用.TMP有两个伟大效力:

1). 它让某些事情变得更容易.

2). template program执行于C++编译期的特性使得工作可以从编译期转移至执行期,这使得错误可以被提前检测,并产出具有较小可执行文件,较短运行期,较少内存需求的文件,代价就是编译时间变长了.

条款47中的traits解法就是TMP,因为traits引发编译期发生于类型身上的if...else运算:用编译期的重载模板函数参数匹配行为代替执行期发生的if...else运算功能.

TMP已经被证明是"图灵完全"的,使用TMP可以声明变量,执行循环,编写及调用函数......针对TMP设计的程序库(例如Boost‘s MPL)提供更高层次的语法."但这般构件相对于正常的C++对应物看起来很是不同,例如条款47展示的TMP if-else条件句是藉由templates及其特化体表现出来",另外一个例子是循环,TMP是的循环是藉由递归完成:

用TMP实现一个计算阶乘的函数如下.

template<unsigned n>
struct Factorial{
    enum{value=n*Factiroal<n-1>::value;};
}
template<>
struct Factorial<0>{
    enum{ value=1};
}

正如以上所展示,TMP的递归并不涉及函数调用,而是递归模板具现化.

3. TMP的重要应用:

1) 确保量度单位正确

2) 优化矩阵运算.

3) 生成客户定制之设计模式实现品(如Strategy(条款35),Observer,Visitor等).

TMP当前也有其劣势:语法不直观,支持工具不充分,而且由于TMP是在一个相对短时间之前才以外发现的语言,其编程方式还需要依赖经验......尽管如此,TMP带来的效率改善仍然引人注目,C++对TMP的支持可能也会越来越多.