C++模板元编程和编写模板有什么区别?

  • C++模板元编程和编写模板有什么区别?什么是模板元编程?应用场景主要有哪些?


蛊毒传说
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胡说叔叔

很多回答都是复制粘贴一段没有什么用处的。我来说几句,如果lz满意,希望采纳,鼓励下诚实原创的回答。如果不满意,欢迎追问。模板元编程的意思是使用模板实现元编程,它的内涵比模版本身(java称为泛型)大得多。模版可以看作元编程最基本的运用。所谓元编程,就是编写一个用来编程的程序(生成代码的程序),元xx(英文meta-xxx)就是xxx的xxx。比如,元学习就是学习如何学习的方法,元数据就是描述数据的数据,等等。C++的模版之所以可以用来作为代码生成器,是因为它是图灵完备的,也就是说,它可以实现一切编程语言能实现的功能,关键的一条是,C++的模版可以定义参数变量。而不仅仅是类型。比如计算1+2+3...+100我们可以不用循环,只用递归实现,那就是给定一个n=100,我们可以让机器生成如下代码:int sum_n_1(){return 100 + sum_n_2();}注意sum_n_2这个函数也不存在,但是我们可以继续生成这么一个函数int sum_n_2(){return 99 + sum_n_3();}...直到生成一个int sum_n_100(){return 1;}那么要计算1+2+3...+100,如果机器生成了以上100个函数,我们只要调用sum_n_1()是不是就算出来了呢?这个过程关键是这100个函数,是自动生成的,而不是我们自己一个一个写的。用C++模版得到如下代码:#include&nbsp;<iostream> template<typename&nbsp;T,&nbsp;int&nbsp;i=1> class&nbsp;someComputing&nbsp;{ public: &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;typedef&nbsp;volatile&nbsp;T*&nbsp;retType;&nbsp;//&nbsp;类型计算 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;enum&nbsp;{&nbsp;retValume&nbsp;=&nbsp;i&nbsp;+&nbsp;someComputing<T,&nbsp;i-1>::retValume&nbsp;};&nbsp;//&nbsp;数值计算,递归 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;static&nbsp;void&nbsp;f()&nbsp;{&nbsp;std::cout&nbsp;<<&nbsp;"someComputing:&nbsp;i="&nbsp;<<&nbsp;i&nbsp;<<&nbsp;'\n';&nbsp;} }; template<typename&nbsp;T>&nbsp;//&nbsp;模板特例,递归终止条件 class&nbsp;someComputing<T,&nbsp;0>&nbsp;{ public: &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;enum&nbsp;{&nbsp;retValume&nbsp;=&nbsp;0&nbsp;}; }; template<typename&nbsp;T> class&nbsp;codeComputing&nbsp;{ public: &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;static&nbsp;void&nbsp;f()&nbsp;{&nbsp;T::f();&nbsp;}&nbsp;//&nbsp;根据类型调用函数,代码计算 }; int&nbsp;main(){ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;someComputing<int>::retType&nbsp;a=0; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;std::cout&nbsp;<<&nbsp;sizeof(a)&nbsp;<<&nbsp;'\n';&nbsp;//&nbsp;64-bit&nbsp;程序指针 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;//&nbsp;VS2013&nbsp;默认最大递归深度500,GCC4.8&nbsp;默认最大递归深度900(-ftemplate-depth=n) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;std::cout&nbsp;<<&nbsp;someComputing<int,&nbsp;500>::retValume&nbsp;<<&nbsp;'\n';&nbsp;//&nbsp;1+2+...+500 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;codeComputing<someComputing<int,&nbsp;99>>::f(); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;std::cin.get();&nbsp;return&nbsp;0; }就可以实现生成代码的功能。因为这个过程完全是编译器做的,所以最后生成的计算1+2+3...+100会自动展开函数,得到5050,也就是结果。那么显然当程序运行的时候,直接就输出结果了,程序不需要再求和。求和的过程提前到编译阶段就完成了。我们可以用解释语言来类比:解释语言实现了运行的时候编译元编程实现了编译的时候运行。
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