我有问题...我不懂模板元编程。
问题是这样的：我读了很多。但这对我来说没有多大意义：/
事实nr.1 ：模板元编程更快
template <int N>
struct Factorial
{
enum { value = N * Factorial<N - 1>::value };
};
template <>
struct Factorial<0>
{
enum { value = 1 };
};
// Factorial<4>::value == 24
// Factorial<0>::value == 1
void foo()
{
int x = Factorial<4>::value; // == 24
int y = Factorial<0>::value; // == 1
}
所以这个Metaprogram更快......因为Constant Literal。
但是：真实世界中的哪些地方我们有不变的文字？
我使用的大多数程序都会对用户输入作出反应。
FACT nr。 2 ：模板元编程可以实现更好的可维护性。
呀。阶乘示例可以维护......但是当涉及到复杂的函数时，我和大多数其他C ++程序员都无法读取函数。
调试选项很差（或者至少我不知道如何调试）。
模板元编程在哪里有意义？
答案 0 :(得分：27)
正如因子不是非函数语言递归的现实例子，它也不是模板元编程的现实例子。这只是人们想要向您展示递归的标准示例。
在为实际目的编写模板时，例如在日常库中，模板通常必须根据实例化的类型参数调整它的功能。这可能变得非常复杂，因为模板有条件地有效地选择要生成的代码。这就是模板元编程的原因;如果模板必须循环（通过递归）并在备选之间进行选择，它实际上就像在编译期间执行以生成正确代码的小程序。
这是来自boost文档页面的一个非常好的教程（实际上摘自brilliant book，非常值得一读）。
http://www.boost.org/doc/libs/1_39_0/libs/mpl/doc/tutorial/representing-dimensions.html
答案 1 :(得分：15)
我使用模板mete-programming为SSE调配操作符在编译期间优化shuffle。
SSE swizzles（'shuffles'）只能被屏蔽为字节文字（立即值），所以我们创建了一个'mask merger'模板类，它在编译时合并掩码，以便在多次shuffle发生时：
template <unsigned target, unsigned mask>
struct _mask_merger
{
enum
{
ROW0 = ((target >> (((mask >> 0) & 3) << 1)) & 3) << 0,
ROW1 = ((target >> (((mask >> 2) & 3) << 1)) & 3) << 2,
ROW2 = ((target >> (((mask >> 4) & 3) << 1)) & 3) << 4,
ROW3 = ((target >> (((mask >> 6) & 3) << 1)) & 3) << 6,
MASK = ROW0 | ROW1 | ROW2 | ROW3,
};
};
这样可以生成非凡的代码，而不会产生代码开销和额外的编译时间。
答案 2 :(得分：9)
所以这个Metaprogram更快......因为Constant Literal。 但是：在现实世界中我们有不变的文字吗？ 我使用的大多数程序都会对用户输入作出反应。
这就是为什么它几乎没有用于价值观。通常，它用于类型。使用类型来计算和生成新类型。
有许多实际用途，即使你没有意识到，其中一些你已经熟悉了。
我最喜欢的一个例子是迭代器。他们大多只是使用通用编程设计，是的，但模板元编程特别适用于某个地方：
修补指针，使它们可以用作迭代器。迭代器必须暴露一些typedef，例如value_type。指针不这样做。
所以代码如下（基本上与你在Boost.Iterator中找到的相同）
template <typename T>
struct value_type {
typedef typename T::value_type type;
};
template <typename T>
struct value_type<T*> {
typedef T type;
};
是一个非常简单的模板元程序，但它非常有用。它允许您获取任何迭代器类型T的值类型，无论它是指针还是类，只需value_type<T>::type。
我认为上述在可维护性方面有一些非常明显的好处。只在迭代器上运行的算法必须实现一次。如果没有这个技巧，你必须为指针做一个实现，而另一个用于“适当的”基于类的迭代器。
像boost::enable_if这样的技巧也非常有价值。您有一个函数的重载，应该只为特定的类型集启用。您可以使用元编程来指定条件并将其传递给enable_if，而不是为每种类型定义重载。
Earwicker已经提到了另一个很好的例子，一个表达物理单位和维度的框架。它允许您表达附加物理单位的计算，并强制执行结果类型。乘以米为单位的平均米数。模板元编程可用于自动生成正确的类型。
但是大多数时候，模板元编程在小的，孤立的情况下使用（并且很有用），基本上是为了平滑凸起和异常情况，使一组类型看起来和行为一致，允许你更多地使用泛型编程有效地
答案 3 :(得分：9)
支持Alexandrescu的现代C ++设计的建议。
当你正在编写一个可以在“选择Foo，Bar和Baz”方法中组合组装的库时，模板真的很闪耀，并且您希望用户以某种形式使用这些片段在编译时固定。例如，我合着了一个数据挖掘库，它使用模板元编程让程序员决定使用DecisionType（分类，排名或回归），期望InputType（浮点数，整数，枚举值，无论如何）和KernelMethod使用什么（它是一个数据挖掘的东西）。然后，我们为每个类别实现了几个不同的类，以便有几十种可能的组合。
实现60个单独的类来执行此操作将涉及许多烦人的，难以维护的代码重复。模板元编程意味着我们可以将每个概念实现为代码单元，并为程序员提供一个简单的接口，用于在编译时实例化这些概念的组合。
维度分析也是一个很好的例子，但其他人已经涵盖了这一点。
我曾经写过一些简单的编译时伪随机数生成器，只是为了弄乱人们的脑袋，但这并不能真正算上IMO。
答案 4 :(得分：5)
因子示例对于真实世界的TMP和“Hello，world！”一样有用。用于通用编程：它是为了向您展示一些有用的技术（递归而不是迭代，“else-if-then”等），这是一个非常简单，相对容易理解的示例，与您的每一个都没有多大关系 - 编码。 （你最后一次编写一个发出“Hello，world”的程序是什么时候？）
TMP是关于在编译时执行算法的，这意味着一些明显的优势：
当然，也有缺点：
与往常一样，在每种情况下，您都必须权衡利弊。
对于更有用的示例：一旦掌握了类型列表和基于它们的基本编译时算法，您可能会理解以下内容：
typedef
type_list_generator< signed char
, signed short
, signed int
, signed long
>::result_type
signed_int_type_list;
typedef
type_list_find_if< signed_int_type_list
, exact_size_predicate<8>
>::result_type
int8_t;
typedef
type_list_find_if< signed_int_type_list
, exact_size_predicate<16>
>::result_type
int16_t;
typedef
type_list_find_if< signed_int_type_list
, exact_size_predicate<32>
>::result_type
int32_t;
这是（几乎简化）我几周前写的实际代码。它将从类型列表中选择适当的类型，替换便携式代码中常见的#ifdef orgies。它不需要维护，无需适应您的代码可能需要移植到的每个平台，如果当前平台没有正确的类型，则会发出编译错误。
另一个例子是：
template< typename TFunc, typename TFwdIter >
typename func_traits<TFunc>::result_t callFunc(TFunc f, TFwdIter begin, TFwdIter end);
给定一个函数f和一系列字符串，这将解析函数的签名，将序列中的字符串转换为正确的类型，并使用这些对象调用函数。它主要是TMP内部。
答案 5 :(得分：3)
Scott Meyers一直致力于使用TMP强制执行代码约束。
非常好读：
http://www.artima.com/cppsource/codefeatures.html
在本文中，他介绍了类型集的概念（不是一个新概念，但他的工作是基于这个概念的顶部）。然后使用TMP确保无论您指定集合的成员是什么顺序，如果两个集合由相同的成员组成，那么它们是等价的。这要求他能够对类型列表进行排序和重新排序，并动态比较它们，从而在不匹配时生成编译时错误。
答案 6 :(得分：3)
这是一个简单的例子，一个二进制常量转换器，来自StackOverflow上的上一个问题：
template< unsigned long long N >
struct binary
{
enum { value = (N % 10) + 2 * binary< N / 10 > :: value } ;
};
template<>
struct binary< 0 >
{
enum { value = 0 } ;
};
答案 7 :(得分：3)
TMP并不一定意味着更快或更易维护的代码。我使用boost spirit库来实现一个构建评估树结构的简单SQL表达式解析器。由于我对TMP和lambda有一定的了解，开发时间减少了，学习曲线是“C with classes”开发人员的砖墙，性能不如传统的LEX / YACC。
我认为模板元编程只是我工具带中的另一个工具。当它适用于您时，如果没有，请使用其他工具。
答案 8 :(得分：2)
我建议您阅读Andrei Alexandrescu撰写的Modern C++ Design - 这可能是关于C ++模板元编程实际使用的最佳书籍之一;并描述了C ++模板是一个很好的解决方案的许多问题。
答案 9 :(得分：2)
TMP可用于确保尺寸正确性（确保质量不能按时间划分，但距离可按时间划分并分配给速度变量），以通过删除临时对象和合并循环来优化矩阵操作涉及矩阵。
答案 10 :(得分：2)
'static const'值也可以。和指向成员的指针。并且不要忘记类型的世界（显式和推导）作为编译时参数！
但是：在现实世界中我们有不变的文字吗？
假设您有一些代码必须尽可能快地运行。它实际上包含CPU绑定计算的关键内部循环。您可能愿意稍微增加可执行文件的大小以使其更快。它看起来像：
double innerLoop(const bool b, const vector<double> & v)
{
// some logic involving b
for (vector::const_iterator it = v.begin; it != v.end(); ++it)
{
// significant logic involving b
}
// more logic involving b
return ....
}
细节并不重要，但在实施过程中使用'b'是普遍存在的。
现在，使用模板，您可以稍微重构一下：
template <bool b> double innerLoop_B(vector<double> v) { ... same as before ... }
double innerLoop(const bool b, const vector<double> & v)
{ return b ? innerLoop_templ_B<true>(v) : innerLoop_templ_B<false>(v) ); }
如果您有一个相对较小的离散值参数值，您可以自动为它们实例化单独的版本。
考虑“b”基于CPU检测时的可能性。您可以根据运行时检测运行不同优化的代码集。所有来自相同的源代码，或者您可以为某些值集合专门化一些函数。
作为一个具体的例子，我曾经看过一些需要合并一些整数坐标的代码。坐标系'a'是两种分辨率之一（在编译时已知），坐标系'b'是两种不同分辨率之一（在编译时也已知）。目标坐标系需要是两个源坐标系的最小公倍数。在编译时使用库来计算LCM并实例化不同可能性的代码。