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Metaprogram 对一个程序进行编程

article 来源：原创 2023/2/5 15:12:37

metaprogram含有对一个程序进行编程的意思，换句话说，编程系统将会执行我们所写的代码，来生成新的代码，而这些新的代码才真正实现了我们所期望的功能，通常而言，metaprogram 这个概念意味着一种反射的特性，metaprogram组件只是程序的一部分，而且它只生成一部分代码或者程序。

我们为什么需要metaprogram 呢？和大多数程序设计一样，使用metaprogram的目的是为了实现更多的功能，并且使话费的开销更小，其中开销是以，代码大小，维护的开销等来衡量的，另一方面。metaprogram 的最大特点在于，某些用户自定义的计算可以在程序翻译期间志兴，而这通常能够在性能或者接口简单方面带来好处，甚至为两方面同时带来好处。

metaprogram 要依赖于我们在第15章所介绍的关于trait 和类型函数的概念。

1 metaprogram的第一个实例

在1994年C++标准一次会议上，Erwin Unruh提出了，可以使用模版来编译期进行一些计算，于是，他写了一个用于产生素数的程序，其中特别的是，生成素数的计算是编译器在编译期执行的，而不是在运行期执行的，而且对于从2到某个可配置的值，编译器都会产生一个错误信息，最后，尽管这个程序并不是严格的可移植的，但是该程序表明了，模版实例化机制是一种基本的递归语言机制，可以用于在编译器执行复杂的计算。

在深入了解metaprogram细节之前，看一个简单的例子。

#ifndef POW3_HPP

#define POW3_HPP

//用于计算3的N次方的基本模版

template<int N>

Class Pow3 {

Public:

enum {result = 3 * Pow3<N-1>::result};

}

//用于结束递归的全局特化

template<>

Class Pow3<0> {

public:

enum {result = 1};

};

#endif

实际上，在template metaprogram后面所做的工作是递归的模版实例化，在这个计算3^N的递归模版实例化应用下面的这两个规则

3^N = 3 * 3 ^N -1

2 3^0 = 1

#pragma once

template<int N>

class Pow3

{

public:

enum {result = 3*Pow3<N-1>::result};

};

template<>

class Pow3<0> {

public:

enum {result = 1};

};

Pow3<7>::result = 2187

root@bms-capitaland-g6v2-app-10-131-121-78:/data/demos#

root@bms-capitaland-g6v2-app-10-131-121-78:/data/demos# cat mee.cc

#include <iostream>

#include "meta.hpp"

int main()

{

std::cout<<"Pow3<7>::result = " << Pow3<7>::result << '\n';

}

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