C++模版编程实现Haskell的函数模式匹配特性[图]

C++模版编程实现Haskell的函数模式匹配特性[图]：
大神 Bartosz Milewski 在2009年写了一篇文章《What Does Haskell Have to Do with C++?》，使用C++实现Haskell函数式编程语言的一些特性。【传送门在文末】
其中有这样一段例子：
// code 1
1.template<int n>class fact {
2.public:

1. staticconstint value = n * fact<n -1>::value;
   4.};
2. 6.template<>class fact<0>{// specialization for n = 0
   7.public:
3. staticconstint value =1;
   9.};
   注：原文中使用的是struct关键字，这里改为class并加上了public
   我猜，你没看懂。没关系，我们先跳过上面这一段有着【令人恐怖的语法】的C++模版代码。
   上面的例子想干嘛呢？其实它只是想计算n的阶乘。
   
   如果你在C语言里面学过递归，应该知道下面这段计算阶乘的递归函数
   // code 2
   int fact(int n){
   if(0== n )
   return1; //0阶问题答案。0! 等于1
   else
   return( n fact( n -1)); //问题降阶：n阶->n-1阶
   }
   它的效果就等于下面的代码
   // code 3
   int fact2(int n){ // 用 for 循环计算阶乘
   int p =1;
   for(int i=n; i >=1; i--)
   p = i;
   return p;
   }
   那么，第一段代码（code1）与第二段代码（code2）的区别在哪里呢？
   区别在于，code1是在编译时（由编译器）计算的，code2是在运行时（就是代码运行的时候）计算的。
   现在来解释一下code1 （部分根据Bartosz Milewski文中的说法）
   // code 1
   / 第1行代码声明了一个类模版 fact。
   这个模版接受一个“非类型参数”n，
   n是整数。
   /
   1.template<int n>class fact {
   2.public:
   / 第3行代码声明了一个静态整型常量
   成员 value。而 value 的值是使用
   递归模版表示的
   /
4. staticconstint value = n * fact<n -1>::value;
   4.};
5. / 第6行代码是“特化”类模版fact，
   也就是显式地给出某种类型参数的
   类模板的一个实例的代码，而非由
   编译器生成。
   在这里，是给出了参数n为0时模板
   fact的代码。这样，编译器不会再
   根据类模版fact生成n=0时的代码
   关于模版特化，详见文末链接
   /
   6.template<>class fact<0>{// specialization for n = 0
   7.public:
6. static const int value = 1;
7. };
   / 根据C++规范，模版特化的代码必须
   放到模版声明之后。
   因此上面的代码看上去好像先处理了
   由n阶到n-1阶的降阶问题，然后再给
   出了0阶的解答
   这可不像code2。code2中有if/else，
   因此可以把降阶代码与0阶解答代码调
   换先后次序（当然if条件得改）。
   /
   那么这个用模版计算阶乘的代码（类？）该怎么用呢？如下：
   cout <<"Factorial of 0 = "<< fact<0>::value << endl;
   其中，C++编译器会为“fact<0>::value”这个调用匹配最合适的模版代码，也就是code1中的第6-9行代码。
   如果用非零参数调用呢？
   cout <<"Factorial of 8 = "<< fact<8>::value << endl;
   其中，C++编译器会为“fact<8>::value”这个调用匹配code1中的第1-4行代码。
   前面blahblhaaaaaaaaaaaah讲了一大堆，其实都不是正经事儿。
   正经是下面的Haskell代码：
   //code 4
8. fact 0=1
9. fact n = n * fact (n -1)
   上面两行代码定义了函数fact。fact是函数名，fact的后面、等号的前面是函数的参数。等号后面是函数体，函数体的计算结果就是fact函数的返回值。

   当程序员调用【fact 8】的时候（参数是8，因为Haskell函数调用一般不像C++那样给参数加括号），Haskell会将之匹配到上面代码的第2行。谁动了我的奶酪读书笔记（http://www.simayi.net/dushubiji/6208.html）摘抄好词好句及感悟赏析，这种参数匹配，是Haskell特有的函数声明与调用方式。

   所以前面的code1中C++模版代码，就是在模仿 code4 中的Haskell代码。
   下面给出一个完整的Haskell程序
   moduleFactwhere
   importSystem.IO
   fact::Integer->Integer
   fact0=1
   fact n = n * fact (n-1)
   main::IO()
   main=do
   putStrLn $"8! = "++ show (fact 8)
   putStrLn $"88! = "++ show (fact 88)
   上面的代码输出结果是：
   8! = 40320
   88! =185482642257398439114796845645546284380220968949399346684421580986889562184028199319100141244804501828416633516851200000000000000000000
   Haskell对C++说：我能算88!，你行吗？
   C++说：你欺负人！

原文地址：http://blog.51cto.com/13868750/2146809