C++模板元编程和编写模板有什么区别? 5C

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?

7个回答

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 <iostream>

template<typename T, int i=1>
class someComputing {
public:
    typedef volatile T* retType; // 类型计算
    enum { retValume = i + someComputing<T, i-1>::retValume }; // 数值计算,递归
    static void f() { std::cout << "someComputing: i=" << i << '\n'; }
};
template<typename T> // 模板特例,递归终止条件
class someComputing<T, 0> {
public:
    enum { retValume = 0 };
};

template<typename T>
class codeComputing {
public:
    static void f() { T::f(); } // 根据类型调用函数,代码计算
};

int main(){
    someComputing<int>::retType a=0;
    std::cout << sizeof(a) << '\n'; // 64-bit 程序指针
    // VS2013 默认最大递归深度500,GCC4.8 默认最大递归深度900(-ftemplate-depth=n)
    std::cout << someComputing<int, 500>::retValume << '\n'; // 1+2+...+500
    codeComputing<someComputing<int, 99>>::f();
    std::cin.get(); return 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。

所谓模板元编程就是编写直接生成或操纵程序的程序,C++ 模板给 C++ 语言提供了元编程的能力,模板使 C++ 编程变得异常灵活,能实现很多高级动态语言才有的特性(语法上可能比较丑陋,一些历史原因见下文)。普通用户对 C++ 模板的使用可能不是很频繁,大致限于泛型编程,但一些系统级的代码,尤其是对通用性、性能要求极高的基础库(如 STL、Boost)几乎不可避免的都大量地使用 C++ 模板,一个稍有规模的大量使用模板的程序,不可避免的要涉及元编程(如类型计算)

模版元编程(template metaprogram)是C++中最复杂也是威力最强大的编程范式,它是一种可以创建和操纵程序的程序。模版元编程完全不同于普通的运行期程序,它很独特,因为模版元程序的执行完全是在编译期,并且模版元程序操纵的数据不能是运行时变量,只能是编译期常量,不可修改,另外它用到的语法元素也是相当有限,不能使用运行期的一些语法,比如if-else,for等语句都不能用。因此,模版元编程需要很多技巧,常常需要类型重定义、枚举常量、继承、模板偏特化等方法来配合,因此编写模版元编程比较复杂也比较困难。

  现在C++11新增了一些模版元相关的特性,不仅可以让我们编写模版元程序变得更容易,还进一步增强了泛型编程的能力,比如type_traits让我们不必再重复发明轮子了,给我们提供了大量便利的元函数,还提供了可变模板参数和tuple,让模版元编程“如虎添翼”。本文将向读者展示C++11中模版元编程常用的技巧和具体应用。

从我的经验来看,C++的模板元编程(TMP)的基本原则就是:将负载由运行时转移到编译时,同时保持原有的抽象层次。其中负载可以分为两类,一类就是程序运行本身的开销,一类则是程序员需要编写的代码。前者可以理解为编译时优化,后者则是为提高代码复用度,从而提高程序员的编程效率。我在实际工作中使用到的TMP举例如下:1) 使用TMP进行loop unrolling 其中模板的参数决定了循环的长度。这个技术是很多地方都有用到的 我是在用CUDA写device端的程序时即需要利用loop unrolling优化,又想保留一个方便的接口在调试时修改,所以才用TMP。2) 使用functor和operator将逻辑操作和实际运算分开,提高开发新算法的效率。比如如果一个新的算法可以复用operator,那么就编写新的functor作为模板参数传进去。基本上任何基于模板的算法库都会采用这种策略来提高代码复用率,比如boost。3) 静态的多态。很多时候多态里子类的类型都是编译时可确定的,这时候采用通常的多态构造虚函数表其实是增加了运行时开销,利用模板将子类类型名作为模板参数放到父类里即可将运行时的负载转换为编译时负载。将TMP运用到极致的库叫做Loki[1],我本人完全没用过,但阅读其中的代码可以加深对TMP的理解。另外,它里面提倡的policy-based design我在工作中经常使用。当然,我感觉采用TMP的工业级代码还是相当少的,因为第一是冗长的编译时间开销会让一些调试和开发变得效率低下,另外TMP也会一定程度上降低程序的可读性。

例如将两个变量交换的函数swap;
如果不是用模板的话我们需要针对不同的类型写很多个功能相同的函数,例如int、char等等
而使用模板的话则只用使用一个函数就足够了
template
void swap(T a, T b);
调用的时候可以显示的说明类型例如:swap(3, 5)
也可以使用简单的用法,和使用普通函数是一样的:swap(3, 5)
更具体的你可以自己查阅相关资料

可参考链接:https://www.1688.com/ask/76e3fbdc-e9a5-449c-b291-ac89cb86a900.html

模板元就是利用模板语法写代码,把需要编译好在内存中动态计算的数据在编译器就搞定了,这个代码将会有编辑器进行计算。看完和掌握差的很远的。先学别的吧,模板元编程用的不多吧,反正我学了两年多了一种没看这个。编程这是每个游戏相关信息编程FAQ里都有的问题。这个问题每星期都会在游戏开发论坛上被问上好几次。这是个很好的问题,但是,没人能给出简单的答案。在某些应用程序中,总有一些计算机语言优于其他语言。希望这篇文章能帮助你做出决定。C语言如果说FORTRAN和COBOL是第一代高级编译语言,那么C语言就是它们的孙子辈。C语言是Dennis Ritchie在七十年代创建的,它功能更强大且与ALGOL保持更连续的继承性,而ALGOL则是COBOL和FORTRA。建立通用的设计库,提供给用户使用。

weixin_42479706
weixin_42479706 模板元编程”是利用C++的模板(或类似的东西)构造出的编程语言,因为是“建构在另一门编程语言之上的编程语言”,所以称为“元编程”metaprogramming
一年多之前 回复

模板元编程其实是通过编译时编译器的运算来减轻运行时负担,提高程序可靠性和辅助简化代码的实现。

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2019年11月2日,我统计了某招聘网站,获得有效程序员招聘数据9万条。针对招聘信息,提取编程语言关键字,并统计如下: 编程语言比例 rank pl_ percentage 1 java 33.62% 2 c/c++ 16.42% 3 c_sharp 12.82% 4 javascript 12.31% 5 python 7.93% 6 go 7.25% 7
通俗易懂地给女朋友讲:线程池的内部原理
餐厅的约会 餐盘在灯光的照耀下格外晶莹洁白,女朋友拿起红酒杯轻轻地抿了一小口,对我说:“经常听你说线程池,到底线程池到底是个什么原理?”我楞了一下,心里想女朋友今天是怎么了,怎么突然问出这么专业的问题,但做为一个专业人士在女朋友面前也不能露怯啊,想了一下便说:“我先给你讲讲我前同事老王的故事吧!” 大龄程序员老王 老王是一个已经北漂十多年的程序员,岁数大了,加班加不动了,升迁也无望,于是拿着手里
经典算法(5)杨辉三角
杨辉三角 是经典算法,这篇博客对它的算法思想进行了讲解,并有完整的代码实现。
腾讯算法面试题:64匹马8个跑道需要多少轮才能选出最快的四匹?
昨天,有网友私信我,说去阿里面试,彻底的被打击到了。问了为什么网上大量使用ThreadLocal的源码都会加上private static?他被难住了,因为他从来都没有考虑过这个问题。无独有偶,今天笔者又发现有网友吐槽了一道腾讯的面试题,我们一起来看看。 腾讯算法面试题:64匹马8个跑道需要多少轮才能选出最快的四匹? 在互联网职场论坛,一名程序员发帖求助到。二面腾讯,其中一个算法题:64匹
面试官:你连RESTful都不知道我怎么敢要你?
面试官:了解RESTful吗? 我:听说过。 面试官:那什么是RESTful? 我:就是用起来很规范,挺好的 面试官:是RESTful挺好的,还是自我感觉挺好的 我:都挺好的。 面试官:… 把门关上。 我:… 要干嘛?先关上再说。 面试官:我说出去把门关上。 我:what ?,夺门而去 文章目录01 前言02 RESTful的来源03 RESTful6大原则1. C-S架构2. 无状态3.统一的接
JDK12 Collectors.teeing 你真的需要了解一下
前言 在 Java 12 里面有个非常好用但在官方 JEP 没有公布的功能,因为它只是 Collector 中的一个小改动,它的作用是 merge 两个 collector 的结果,这句话显得很抽象,老规矩,我们先来看个图(这真是一个不和谐的图????): 管道改造经常会用这个小东西,通常我们叫它「三通」,它的主要作用就是将 downstream1 和 downstre...
为啥国人偏爱Mybatis,而老外喜欢Hibernate/JPA呢?
关于SQL和ORM的争论,永远都不会终止,我也一直在思考这个问题。昨天又跟群里的小伙伴进行了一番讨论,感触还是有一些,于是就有了今天这篇文。 声明:本文不会下关于Mybatis和JPA两个持久层框架哪个更好这样的结论。只是摆事实,讲道理,所以,请各位看官勿喷。 一、事件起因 关于Mybatis和JPA孰优孰劣的问题,争论已经很多年了。一直也没有结论,毕竟每个人的喜好和习惯是大不相同的。我也看
项目中的if else太多了,该怎么重构?
介绍 最近跟着公司的大佬开发了一款IM系统,类似QQ和微信哈,就是聊天软件。我们有一部分业务逻辑是这样的 if (msgType = "文本") { // dosomething } else if(msgType = "图片") { // doshomething } else if(msgType = "视频") { // doshomething } else { // doshom...
致 Python 初学者
欢迎来到“Python进阶”专栏!来到这里的每一位同学,应该大致上学习了很多 Python 的基础知识,正在努力成长的过程中。在此期间,一定遇到了很多的困惑,对未来的学习方向感到迷茫。我非常理解你们所面临的处境。我从2007年开始接触 python 这门编程语言,从2009年开始单一使用 python 应对所有的开发工作,直至今天。回顾自己的学习过程,也曾经遇到过无数的困难,也曾经迷茫过、困惑过。开办这个专栏,正是为了帮助像我当年一样困惑的 Python 初学者走出困境、快速成长。希望我的经验能真正帮到你
“狗屁不通文章生成器”登顶GitHub热榜,分分钟写出万字形式主义大作
一、垃圾文字生成器介绍 最近在浏览GitHub的时候,发现了这样一个骨骼清奇的雷人项目,而且热度还特别高。 项目中文名:狗屁不通文章生成器 项目英文名:BullshitGenerator 根据作者的介绍,他是偶尔需要一些中文文字用于GUI开发时测试文本渲染,因此开发了这个废话生成器。但由于生成的废话实在是太过富于哲理,所以最近已经被小伙伴们给玩坏了。 他的文风可能是这样的: 你发现,...
程序员:我终于知道post和get的区别
是一个老生常谈的话题,然而随着不断的学习,对于以前的认识有很多误区,所以还是需要不断地总结的,学而时习之,不亦说乎
《程序人生》系列-这个程序员只用了20行代码就拿了冠军
你知道的越多,你不知道的越多 点赞再看,养成习惯GitHub上已经开源https://github.com/JavaFamily,有一线大厂面试点脑图,欢迎Star和完善 前言 这一期不算《吊打面试官》系列的,所有没前言我直接开始。 絮叨 本来应该是没有这期的,看过我上期的小伙伴应该是知道的嘛,双十一比较忙嘛,要值班又要去帮忙拍摄年会的视频素材,还得搞个程序员一天的Vlog,还要写BU...
加快推动区块链技术和产业创新发展,2019可信区块链峰会在京召开
11月8日,由中国信息通信研究院、中国通信标准化协会、中国互联网协会、可信区块链推进计划联合主办,科技行者协办的2019可信区块链峰会将在北京悠唐皇冠假日酒店开幕。   区块链技术被认为是继蒸汽机、电力、互联网之后,下一代颠覆性的核心技术。如果说蒸汽机释放了人类的生产力,电力解决了人类基本的生活需求,互联网彻底改变了信息传递的方式,区块链作为构造信任的技术有重要的价值。   1...
程序员把地府后台管理系统做出来了,还有3.0版本!12月7号最新消息:已在开发中有github地址
第一幕:缘起 听说阎王爷要做个生死簿后台管理系统,我们派去了一个程序员…… 996程序员做的梦: 第一场:团队招募 为了应对地府管理危机,阎王打算找“人”开发一套地府后台管理系统,于是就在地府总经办群中发了项目需求。 话说还是中国电信的信号好,地府都是满格,哈哈!!! 经常会有外行朋友问:看某网站做的不错,功能也简单,你帮忙做一下? 而这次,面对这样的需求,这个程序员...
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