C 之模板元程式設計

關於模板原程式設計知識強烈推薦：非常好！

首先複述一下模板元程式設計，以下標紅或者加粗的地方是模板元程式設計的精髓：

從程式設計范型（programming paradigm）上來說，c++ 模板是

函式式程式設計

（functional programming），它的主要特點是：函式呼叫不產生任何***（沒有可變的儲存），

用遞迴形式實現迴圈結構的功能。c++模板的特例化提供了條件判斷能力，而模板遞迴巢狀提供了迴圈的能力，這兩點使得其具有和普通語言一樣通用的能力（圖靈完備性）。

從程式設計形式

來看，模板的「<>」中的模板引數相當於函式呼叫的輸入引數，模板中的 typedef 或 static const 或 enum 定義函式返回值（型別或數值，數值僅支援整型，如果需要可以通過編碼計算浮點數），**計算是通過型別計算進而選擇型別的函式實現的（c++ 屬於靜態型別語言，編譯器對型別的操控能力很強）

模板下的控制結構：

template

boolc,

typename

then

,typename

else

class

if_;

template

typename

then

,typename

else

class

if_<

true

,then

,else

template

typename

then

,typename

else

class

if_<

false

,then

,else

// 隱含要求： condition 返回值 ret，statement 有型別 next

template

typename

class

condition

,typename

statement

class

while_;

public:

typedef

typename

if_<

condition

statement

::ret,

while_

condition

,typename

statement

::next

stop

statement

::retype

retype;

};

template

intn

,int

class

sum_pow;}

; template

inti

class

pow_e

0>;}

; // 計算 i^e，巢狀類使得能夠定義巢狀模板元函式，private 訪問控制隱藏實現細節

template

inti

class

pow;};

template

typename

stat

class

cond;}

; template

inti

,int

sum>

class

stat;}

; public:

enum;

};int

main()

//**解析：

sum_pow<10,2>利用模板引數相當於函式呼叫的輸入引數。::ret是函式的返回值，用enum或者static const定義的變數。1.函式呼叫while_條件函式；2.while_條件函式呼叫其返回型別retype；3. while_條件函式呼叫if_函式；4.if_函式需要判斷cond的布林值；5.由於while_函式首先執行stat<1,0>函式；6.stat<1,0>會設定ri=1; 7.cond函式的返回值為true;8. if_函式返回then型別，即在此執行while_函式。整個模板的執行過程就是1+ 2*2 + 3*3* +....+10*10= 385

在講元容器之前，我們先來看看

偽變長引數模板

（文獻[1] 12.4），乙個可以儲存小於某個數（例子中為 4 個）的任意個數，任意型別資料的元組（tuple）的例子如下（參考了文獻[1] 第 225~227 頁）：

#include

class

null_type

;// 標籤類，標記引數列表末尾

template

typenamet0,

typenamet1,

typenamet2,

typename

t3>

class

type_shift_node

// 建構函式

type_shift_node

(t0

const&d0

,t1

const&d1

,t2

const&d2

,t3

const&d3

) :data(d0

),next(d1

,d2,d3

,null_type()

)// next 引數也移位了 }

; template

typename

t0>

// 特例，遞迴終止

class

type_shift_node

null_type

,null_type

// 建構函式

type_shift_node

(t0

const&d0

,null_type

,null_type):

data(d0

) };

// 元組類模板，預設引數 + 巢狀遞迴

template

typenamet0,

typenamet1=

null_type

,typenamet2=

null_type,

typenamet3=

null_type

class

my_tuple

// 建構函式，預設引數 }

; // 為方便訪問元組資料，定義 get(tuple) 函式模板

template

unsignedi,

typenamet0,

typenamet1,

typenamet2,

typename

t3>

class

type_shift_node_traits }

; template

typenamet0,

typenamet1,

typenamet2,

typename

t3>

class

type_shift_node_traits

<0,

t0,t1,

t2,t3> }

; template

unsignedi,

typenamet0,

typenamet1,

typenamet2,

typename

t3>

typename

type_shift_node_traits

t0,t1,

t2,t3>

::data_type

get(my_tuple

t1,t2,

t3>

&tup)

intmain()

//變長引數利用的就是迴圈，通過將引數移位，然後設定null_type的方式實現變長引數

C 之模板元程式設計

C 之模板元程式設計（一）

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