1 第十七章 metaprogram
1.1 Metaprogram的第一个例子
书上举了一个计算3的N次幂的例子，我将其扩展为计算M的N次幂。代码如下：
template<int M, int N>
class Power{
public:
enum{ result = M*Power<M, N-1>::result};
};
template<int M>
class Power<M, 0>{
public:
enum { result = 1};
};
事实上，Template metaprograming后面所做的工作就是递归的模板实例化。
此处的Power就被称为一个template metaprograming。它描述了一个可以在翻译期求值的计算。
1.2 枚举值和静态常量
在老版的c++中（比如vc6），在类声明的内部，枚举值时声明“真常值”的唯一方法。然而，现在的情况发生了变化，c++标准化过程中引入了在类内部进行静态常量初始化的概念（在vs2003之后即可）。
所以，上面的枚举值其实可以用静态常量来代替。代码如下：
template<int M, int N>
class Power{
public:
//enum{ result = M*Power<M, N-1>::result};
static int const result = M*Power<M, N-1>::result;
};
template<int M>
class Power<M, 0>{
public:
//enum { result = 1};
static int const result = 1;
};
得到的结果是一样的。
然而，该版本存在一个缺点：静态成员变量只能是左值。因此，如果你有一个如下声明：
Void foo(int const&);
而且你把metaprogram的结果传进去，即：
Foo(Power<3,4>::result>;
那么编译器必须传递Power<3,4>::result的地址。这会强制编译器实例化静态成员的定义，并且为该定义分配内存。
但是枚举值却不是左值（即没有地址）。因此在你使用引用传递时，并不会使用任何静态内存，就像是以文字常量的形式传递这个完成计算的值一样。所以，我们一般鼓励使用枚举值。
1.3 第二个例子：计算平方根
template<int N, int LO=0, int HI=N>
class Sqrt{
public:
enum{ mid = (LO+HI+1)/2};
enum{ result = (N<mid*mid) ? Sqrt<N,LO,mid-1>::result: Sqrt<N, mid, HI>::result};
};
template<int N, int M>
class Sqrt<N, M, M>{
public:
enum{result = M};
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//17.3
i = Sqrt<4>::result;
return 0;
}
在上面的例子中，如果我们将其展开，那么会得到：
Sqrt<4>::result;
//mid = (0+4+1)/2 = 2
=(4<2*2)? Sqrt<4,0,1>::result : Sqrt<4, 2, 4>::result;
//其中Sqrt<4,0,1>::result
//mid = (0+1+1)/2=1
=(4<1*1) ? Sqrt<4,0,0>::result : Sqrt<4, 1, 1>::result;
=(4<1*1) ? 0:1;
=1;
//其中Sqrt<4, 2, 4>::result
//mid=(2+4+1)/2=3
=(4<3*3) ? Sqrt<4, 2, 2>::result : Sqrt<4, 3, 4>::result;
=(4<9) ? 2 : Sqrt<4, 3, 4>::result;
//其中Sqrt<4, 3, 4>::result
//mid = (3+4+1)/2=4
=(4<4*4)? Sqrt<4, 3, 3>::result : Sqrt<4, 4, 4>::result;
=(4<16)? 3 : 4;
=3;
=2
=2
我们看到，上面得到了以下的这些实例化体：
Sqrt<4, 0, 0>::result
Sqrt<4, 1, 1>::result
Sqrt<4, 2, 2>::result
Sqrt<4, 3, 3>::result
Sqrt<4, 4, 4>::result
Sqrt<4, 0, 1>::result
Sqrt<4, 2, 4>::result
Sqrt<4, 3, 4>::result
由于代码中试图使用::运算符来访问类的成员，所以类中的所有成员同时会被实例化。这就意味着：不仅实例化条件运算符正面分支的模板，还会实例化负面分支的模板。这将会导致庞大的实例化体。
对于任何编译器来说，模板实例化通常都会是一个代价高昂的过程。