模板元编程(二) Template Metaprogramming ---C++ 20

模板元编程(二) Template Metaprogramming —C++ 20

现在我们介绍参数与模板参数混合使用

先看一下例子:

#include <iostream>int power(int m, int n)
{int r = 1;for (int k = 1; k <= n; ++k) r *= m;return r;
}template <int m, int n>
struct Power
{static int const value = m * Power<m, n - 1>::value;
};template <int m>
struct Power<m, 0>
{static int const value = 1;
};int main()
{std::cout << '\n';std::cout << "power(2, 10)= " << power(2, 10) << '\n';std::cout << "Power<2,10>::value= " << Power<2, 10>::value << '\n';std::cout << '\n';
}

下面我们来看一个更好的例子:

#include <iostream>template <int n>
int Power(int m)
{return m * Power<n - 1>(m);
}template <>
int Power<0>(int m)
{return 1;
}int main()
{std::cout << '\n';std::cout << "Power<0>(10): " << Power<0>(20) << '\n';std::cout << "Power<1>(10): " << Power<1>(10) << '\n';std::cout << "Power<2>(10): " << Power<2>(10) << '\n';std::cout << '\n';
}

这个例子更加清晰明了

Hybrid Programming (参数与模板参数混合编程)

Power<0>(10)既有()中的函数参数也有<>中的模板参数,所以**Power同时是一个函数和元函数**

深入了解一下,我们可以用模板参数2实例化Power,并在循环中使用:

#include <iostream>template <int n>
int Power(int m)
{return m * Power<n - 1>(m);
}template <>
int Power<0>(int m)
{return 1;
}int main(int argc, char* argv[])
{std::cout << std::endl;const auto Power2of = Power<2>;for (int i = 0; i <= 20; ++i){std::cout << "Power2of(" << i << ")= "<< Power2of(i) << '\n';}std::cout << '\n';
}

可以使用这种方式计算每个数的平方

不可以在循环中给Power可变的模板参数像这样:

for (int i = 0; i <= 20; ++i){std::cout << "Power<" << i << ">(2)= " << Power<i>(2) << '\n';}

使用模板创建全新的类型

每个模板实例化之后都会创建一个新的类型

例如:

auto res1 = Power<2>(10);                       // (1)
auto res2 = Power<2>(11);                       // (2)
auto rest3 = Power<3>(10);                      // (3)

前文的例子存在很多缺陷,比如传入Power<-1>(10)传入一个不合适的数,Power<2000>(10)运行时发生溢出

第一个问题可以使用concept解决,第二个问题暂时没有好的解决办法

但我们现在使用static_assert解决第一个问题

#include <iostream>template <int n>int Power(int m)
{static_assert(n >= 0, "exponent must be >= 0");return m * Power<n - 1>(m);
}template <>
int Power<0>(int m)
{return 1;
}int main(int argc, char* argv[])
{std::cout << std::endl;const auto Power2of = Power<-1>;for (int i = 0; i <= 20; ++i){std::cout << "Power2of(" << i << ")= "<< Power2of(i) << '\n';}std::cout << '\n';
}