【c++ templates读书笔记】【7】模板元编程

最新推荐文章于 2024-06-03 14:23:01 发布

ruan875417

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分类专栏： c++ templates

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模板元编程利用C++的模板实例化机制，在编译期间执行复杂计算。通过状态变量、迭代构造和路径选择，可以实现如阶乘、平方根和点乘等算法的编译期计算。

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模板实例化机制是一种基本的递归语言机制，可以用于在编译期执行复杂的计算。这种随着模板实例化所出现的编译器计算通常被称为template metaprogramming。

例子一，计算阶乘：

//Pow.h
#ifndef POW_H
#define POW_H

template<int M,int N>
class Pow{
public:
	enum { result = M*Pow<M, N - 1>::result };
};
template<int M>
class Pow<M, 0>{
public:
	enum{ result = 1 };
};

#endif
//main.cpp
#include "Pow.h"
#include<iostream>
using namespace std;

int main(){

	cout << Pow<2,8>::result << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

例子二，计算平方根：

//Sqrt.h
#ifndef SQRT_H
#define SQRT_H

template<int N, int LO = 0, int HI = N>
class Sqrt{
public:
	enum { mid = (LO + HI + 1) / 2 };
	enum { result = (N<mid*mid) ? Sqrt<N, LO, mid - 1>::result : Sqrt<N, mid, HI>::result };
};
template<int N, int M>
class Sqrt<N, M, M>{
public:
	enum{ result = M };
};

#endif
//main.cpp
#include"Sqrt.h"
#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
	cout << Sqrt<102>::result << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

例子三，计算点乘：

//DoProduct.h
//基本模板
template<int Dim,typename T>
class DotProduct{
public:
	static T result(T* a, T* b){
		return *a * *b + DotProduct<Dim - 1, T>::result(a + 1, b + 1);
	}
};
//作为结束条件的局部特化
template<typename T>
class DotProduct<1,T>{
public:
	static T result(T* a, T* b){
		return *a * *b;
	}
};
//辅助函数
template<int Dim,typename T>
inline T dot_product(T* a, T* b){
	return DotProduct<Dim, T>::result(a, b);
}
//main.cpp
#include"DotProduct.h"
#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
	int a[3] = { 1, 2, 3 };
	int b[3] = { 4, 5, 6 };
	cout << dot_product<3>(a, b) << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

上述例子说明一个template metaprogram可以包含下面几部分：

状态变量：也就是模板参数。

迭代构造：通过递归。

路径选择：通过使用条件表达式或者特化。

整型（即枚举里面的值应该为整型）算法。