根据大家所知 代码有编译 有运行 但是C++有一种技术能够让代码在编译时期就行实现结果 不需要运行 ----他就是模板元编程
什么是模板元编程？
模板元编程（Template Metaprogramming，TMP）是一种元编程技术，它利用编译器在编译时期对模板进行实例化和计算，以生成和优化代码。这种技术允许开发人员在编译时而非运行时执行某些操作，从而提高程序的执行效率。
在C++中，模板是一种泛型编程的工具，它可以接受任意类型作为参数，并生成相应的代码。而模板元编程则是对这种能力的进一步扩展，它利用模板的特殊性质，在编译时期进行类型推导、常量计算、代码生成等操作。
模板元编程的实现通常涉及模板特化、模板偏特化、递归模板等技术。通过这些技术，开发人员可以在编译时期生成和操纵代码，实现一些在运行时难以实现或效率较低的功能。
模板元编程使用案例：
#include <iostream> // 基础模板，对于非整数类型，不定义任何成员 template <typename T> struct Max; // 特化模板，用于整数类型 template <typename T> struct Max<T, typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value, T>::type> { static T value(T a, T b) { return (a > b) ? a : b; } }; // 部分特化模板，用于两个相同类型的整数 template <typename T> struct Max<T, T> { static const T value = T(); // 默认构造一个T类型的对象 }; // 部分特化模板，用于两个不同类型的整数 template <typename T1, typename T2> struct Max<T1, T2> { // 这里使用了std::common_type来找到两个类型的公共类型 using CommonType = typename std::common_type<T1, T2>::type; static CommonType value(T1 a, T2 b) { return (static_cast<CommonType>(a) > static_cast<CommonType>(b)) ? a : b; } }; int main() { // 使用模板元编程计算最大值 int max1 = Max<int>::value(10, 20); std::cout << "Max(10, 20) = " << max1 << std::endl; double max2 = Max<double, int>::value(3.14, 2); std::cout << "Max(3.14, 2) = " << max2 << std::endl; // 由于两个类型相同，直接使用特化的value成员 int max3 = Max<int, int>::value; std::cout << "Max<int, int>::value = " << max3 << std::endl; return 0; }
在这个例子中，我们定义了一个名为
Max的模板结构。我们首先为所有类型定义了一个基础模板，它不包含任何成员。然后，我们为整数类型特化了这个模板，提供了一个静态成员函数
value来计算两个整数的最大值。接着，我们为两个相同类型的整数提供了部分特化，直接返回一个该类型的默认值。
最后，我们为两个不同类型的整数提供了另一个部分特化，使用了
std::common_type来找到一个可以容纳两种类型的公共类型，并在这个公共类型上计算最大值。在
main函数中，我们展示了如何使用这个模板元编程结构来计算不同类型的最大值。需要注意的是，对于两个相同类型的整数，我们直接使用了特化的value成员，而没有传递任何参数，因为最大值已经在编译时期计算好了。这个例子展示了模板元编程的一些基本概念，包括模板特化、部分特化、类型萃取和静态成员函数的使用
C++23模板元编程新特性（下一版本是C++26 截止到2023年目前为止出现的新特性）
- constexpr：C++11引入了
constexpr关键字，它允许在编译时期计算常量表达式。这使得许多模板元编程的技巧可以在编译时通过常量表达式来完成，提高了代码的性能和可读性。constexpr函数可以在编译时期进行递归计算，使得一些复杂的编译时计算成为可能。- 变量模板：C++11引入了变量模板（Variable Templates），这使得模板元编程可以处理编译时常量值。变量模板允许定义编译时常量，这些常量可以在模板实例化时进行计算和赋值。
- 类型萃取：C++标准库提供了一系列类型萃取工具，如
std::enable_if、std::is_same、std::conditional等。这些工具允许在编译时期对类型进行查询、转换和选择，从而实现更灵活的代码生成和优化
C++模板元编程新特性代码实例：
#include <iostream> #include <type_traits> template <typename T> void printType() { if constexpr (std::is_same_v<T, int>) { std::cout << "Type is int" << std::endl; } else if constexpr (std::is_same_v<T, double>) { std::cout << "Type is double" << std::endl; } else { std::cout << "Type is something else" << std::endl; } } int main() { printType<int>(); // 输出: Type is int printType<double>(); // 输出: Type is double printType<std::string>(); // 输出: Type is something else return 0; }
总结：本篇文章主要描述了C++ 模板元编程的实例 旨在通过编译阶段就能解决一切问题 避免运行 C++模板元编程又是C++性能的一大飞跃。
