青青草原综合久久大伊人导航_色综合久久天天综合_日日噜噜夜夜狠狠久久丁香五月_热久久这里只有精品

C++ Programmer's Cookbook

{C++ 基礎(chǔ)} {C++ 高級} {C#界面,C++核心算法} {設(shè)計模式} {C#基礎(chǔ)}

模版元編程(Template Meta Programming )

 

I.背景

C
++在很多人的心目中,一直是一種OO語言,而事實上,現(xiàn)在對C++的非OO部分的各種使用被逐漸地挖掘出來,其中最大的部分莫過于是 template。STL、loki、boost,,很多先行者為我們提供了方案,有的已經(jīng)被列入C++標準的一部分。template的一個重要使用方法就是template meta programming,它利用編譯器對于template的解釋是靜態(tài)的這一特性,讓編譯器在編譯時做計算,可以有效的提高程序的運行速度。有關(guān)于 template meta programming的記載,最早見于Erwin Unruh,他在1994年寫了一個用template計算質(zhì)數(shù)的程序。我希望通過這篇文章介紹一些TMP的基本技巧和應(yīng)用,并且最終完成一個質(zhì)數(shù)計算程序。
(閱讀本文的過程中,建議你試圖編譯每一個給出的程序。由于所有的類只需要public成員,所以都用struct聲明,但是仍然稱之為類。)

II.技術(shù)

通常我們編寫一個(小)程序,需要的語言支持其實不必很多,只要有順序、選擇和循環(huán)三種控制結(jié)構(gòu)理論上就可以寫出大多數(shù)程序了。我們先用TMP建立一個簡單的語言環(huán)境。

1.打印

程序有了結(jié)果,需要有一個方式反饋給運行者,這里我們利用C
++的出錯信息,建立一個打印函數(shù)。要知道我們希望一切都在編譯的時候結(jié)束,那么我們就必須讓C++編譯器在編譯信息里面告訴我們,所以我們利用編譯器的出錯信息。當然這只是一個trick,如果你的TMP只是程序的一部分,你可以使用正常的輸入輸出。

template
<unsigned int value>
struct print
{
static 
const unsigned int result = (unsigned char*)value;
};

這個類,每當別人引用到它的result的時候,編譯器就會打印出錯信息,因為一個unsigned int是不能隱式的轉(zhuǎn)成一個unsigned char
*的。譬如下面這段程序

template
<unsigned int value>
struct print
{
static 
const unsigned int result = (unsigned char*)value;
};

unsigned 
int test1 = print<77>::result;
unsigned 
int test2 = print<123>::result;

在我的Dev C
++里,會輸出

main.cpp: In instantiation of `print
<77>':
main.cpp:7: instantiated from here
main.cpp:
4: invalid conversion from `unsigned char*' to `unsigned int'
main.cpp: In instantiation of `print<123>':
main.cpp:8: instantiated from here
main.cpp:
4: invalid conversion from `unsigned char*' to `unsigned int'

這個輸出雖然不是很好看,但也算是差強人意。

2.選擇

Andrei Alexanderescu在他的大作Modern C
++ Design里面使用過一個類,可以根據(jù)bool的值選擇不同的類型。今天我們要寫的一個是根據(jù)bool的值選擇不同的整數(shù)。

template
<bool condition, unsigned int value1, unsigned int value2>
struct template_if
{
static 
const unsigned int result = value1;
};

template
<unsigned int value1, unsigned int value2>
struct template_if
<false, value1, value2>
{
static 
const unsigned int result = value2;
};

這里用到了模板的特化,如果你對這個不熟悉,那么大致可以這樣理解:第一個template_if的定義告訴編譯器,“一般的” template_if,會選擇第一個值作為結(jié)果。第二個template_if告訴編譯器,如果第一個參數(shù)是false的話,我們就使用第二個值(第三個參數(shù))作為結(jié)果。下面這段代碼演示了template_if的用法。

template
<unsigned int value>
struct print
{
static 
const unsigned int result = (unsigned char*)value;
};

template
<bool condition, unsigned int value1, unsigned int value2>
struct template_if
{
static 
const unsigned int result = value1;
};

template
<unsigned int value1, unsigned int value2>
struct template_if
<false, value1, value2>
{
static 
const unsigned int result = value2;
};

template
<unsigned int value>
struct print_if_77
{
static 
const unsigned int result = template_if<value == 77 , print<value>::result , 0>::result;
};

unsigned 
int test1 = print_if_77<77>::result;
unsigned 
int test2 = print_if_77<123>::result;

如果你去編譯這段代碼的話,你會發(fā)覺77和123都被打印出來了,雖然錯誤信息不一樣,但是這不是我們想要的結(jié)果。為什么呢?很遺憾,對C
++編譯器來說,template_if<true1100>和template<true1200>是兩個不同的類,雖然后一個參數(shù)的值我們并不關(guān)心,但是編譯器必須在template初始化的時候,給出所有的參數(shù),這就導(dǎo)致它會去計算 print<value>::result,當然,計算的結(jié)果就是報錯。也就是說,因為編譯器要計算這個值才導(dǎo)致了我們的print不可用,要解決這個問題,有兩個方法:或者讓編譯器不計算這個值,或者讓編譯器在某些情況下可以計算出正確的值。

方法一可以讓編譯器不計算這個值,通過修改template_if,我們傳入兩個不同的類,而不是unsigned 
int
首先修改print,加一個新的類dummy_print:

template
<unsigned int value>
struct print
{
static 
const unsigned int result = (unsigned char*)value;
};

template
<unsigned int value>
struct dummy_print
{
static 
const unsigned int result = value;
};

接著,加入一套對類型進行選擇的模板:

template
<bool condition, typename T1, typename T2>
struct template_if_type
{
static 
const unsigned int result = T1::result;
};

template
<typename T1, typename T2>
struct template_if_type
<false, T1, T2>
{
static 
const unsigned int result = T2::result;
};

這樣原先的程序就變成:

template
<unsigned int value>
struct print
{
static 
const unsigned int result = (unsigned char*)value;
};

template
<unsigned int value>
struct dummy_print
{
static 
const unsigned int result = value;
};

template
<bool condition, typename T1, typename T2>
struct template_if_type
{
static 
const unsigned int result = T1::result;
};

template
<typename T1, typename T2>
struct template_if_type
<false, T1, T2>
{
static 
const unsigned int result = T2::result;
};

template
<unsigned int value>
struct print_if_77
{
static 
const unsigned int result = template_if_type<value == 77 ,
 dummy_print
<value> , print<value>>::result;
};

void main()
{
unsigned 
int test1 = print_if_77<77>::result;
//unsigned int test2 = print_if_77<123>::result;
}

現(xiàn)在的“運行結(jié)果”非常正確。

方法二可以讓編譯器在某些情況下計算出正確的值,我們加一套新的模板:

template
<bool condition, unsigned int value>
struct print_if
{
static 
const unsigned int result = value;
};

template
<unsigned int value>
struct print_if
<false, value>
{
static 
const unsigned int result = (unsigned char*)value;

};

原先的程序變?yōu)椋?br>template
<bool condition, unsigned int value>
struct print_if
{
static 
const unsigned int result = value;

};

template
<unsigned int value>
struct print_if
<false, value>
{
static 
const unsigned int result = (unsigned char*)value;
};

template
<unsigned int value>
struct print_if_77
{
static 
const unsigned int result = print_if<value == 77 , value>::result;
};

void main()
{
unsigned 
int test1 = print_if_77<77>::result;
//unsigned int test2 = print_if_77<123>::result;
}


輸出也是正確的。

這兩種方案,我個人傾向于后者,因為其實我們一定是要做一次判斷的,并且這次判斷一定會添加新的類,那么還是print_if的解決方案比較直觀。

3. 循環(huán)

首先必須明確的是,template不可能實現(xiàn)我們一般意義上的循環(huán),但是它可以做一件和循環(huán)類似的事情:迭代。
如果有這樣一個循環(huán):
for( unsigned int i = 0 ; i < value ; ++i )
我們可以這樣寫:

template
<unsigned int value>
struct 
loop
{
static 
const unsigned int result = loop<value - 1>::result + 1;
};

template
<>
struct 
loop<0>
{
static 
const unsigned int result = 0;
};

這就是告訴編譯器,我們的迭代從0開始,到value結(jié)束,每個值是前者加1。
下面給出一個更廣泛的循環(huán)的實現(xiàn):
for( unsigned int i = begin ; i < end ; i = i + step ),假設(shè)0<=begin<end,并且step>0。(更復(fù)雜的情況,總可以通過template specialization分派完成)

template
<unsigned int begin, unsigned int end, unsigned int step, bool loop_continue = begin < end >
struct 
loop
{
static 
const unsigned int result = loop< begin + step, end, step>::result - step;
};

template
<unsigned int begin, unsigned int end, unsigned int step>
struct 
loop<begin, end, step, false>
{
static 
const unsigned int result = begin;
};

這里的result的計算過程不重要,關(guān)鍵是為了驅(qū)動編譯器進一步的實例化模板。
下面是一個實例程序,用來打印13到29之間的整數(shù),步長為5。

template
<bool condition, unsigned int value>
struct print_if
{
static 
const unsigned int result = (unsigned char*)value;
};

template
<unsigned int value>
struct print_if
<false, value>
{
static 
const unsigned int result = value;
};

template
<unsigned int begin, unsigned int end, unsigned int step, bool loop_continue = begin < end >
struct 
loop
{
static 
const unsigned int result = loop< begin + step, end, step>::result - step;
static 
const unsigned int print_result = print_if<true, result>::result;
};

template
<unsigned int begin, unsigned int end, unsigned int step>
struct 
loop<begin, end, step, false>
{
static 
const unsigned int result = begin;
};

static unsigned 
int result = loop<13,29,5>::result;

III.應(yīng)用

上面我已經(jīng)介紹了怎樣用TMP實現(xiàn)打印,選擇和循環(huán)了,現(xiàn)在我們來把這些投入運用。下面我會用上面的所提供的機制,寫兩個程序:計算階乘和計算質(zhì)數(shù)。

1.計算階乘

我們先寫一個普通的C
++程序來計算階乘:

#include 
<iostream>

int main()
{
unsigned 
int limit = 10;
unsigned 
int factorial = 1;
for( unsigned int i = 1 ; i <= limit ; ++ i )
factorial 
*= i;
std::cout
<<factorial<<std::endl;
}

這個程序是一個一重循環(huán),我們就用循環(huán)來做:

template
<unsigned int value>
struct print
{
static 
const unsigned int result = (unsigned char*)value;
};

template
<unsigned int begin, unsigned int end, unsigned int step, bool loop_continue = begin < end >
struct 
loop
{
static 
const unsigned int result = loop< begin + step, end, step>::result * begin;
};

template
<unsigned int begin, unsigned int end, unsigned int step>
struct 
loop<begin, end, step, false>
{
static 
const unsigned int result = begin;
};

static unsigned 
int result = print<loop<1101>::result>::result;

因為這里不必要盤算是否輸出,所以就直接用print了。

2.計算質(zhì)數(shù)

同樣,我們先寫一個普通的程序來計算:

#include 
<iostream>

int main()
{
unsigned 
int limit = 30;
for( unsigned int i = 2 ; i <= limit ; ++i )
{
unsigned 
int j;
for( j = 2 ; j < i ; ++j )
if( i % j == 0 )
break;
if( i == j )
std::cout
<<i<<std::endl;
}
}

這里用到了兩層循環(huán),而且還是用了分支和打印。用我們提供的機制轉(zhuǎn)化成TMP形式如下:

template
<bool condition, unsigned int value>
struct print_if
{
static 
const unsigned int result = (unsigned char*)value;
};

template
<unsigned int value>
struct print_if
<false, value>
{
static 
const unsigned int result = value;
};

template
<bool condition, unsigned int value1, unsigned int value2>
struct template_if
{
static 
const unsigned int result = value1;
};

template
<unsigned int value1, unsigned int value2>
struct template_if
<false, value1, value2>
{
static 
const unsigned int result = value2;
};

// 這里增加一個i作為參數(shù),因為在內(nèi)循環(huán)也需要知道外部的i的值

template
<unsigned int i, unsigned int begin, unsigned int end, unsigned int step, bool loop_continue = begin < end >
struct inner_loop
{
static 
const unsigned int result = template_if<i % begin,
inner_loop
< i, begin + step, end, step>::result,
begin
>::result;
};

template
<unsigned int i, unsigned int begin, unsigned int end, unsigned int step>
struct inner_loop
<i, begin, end, step, false>
{
static 
const unsigned int result = begin;
};

template
<unsigned int begin, unsigned int end, unsigned int step, bool loop_continue = begin < end >
struct outer_loop
{
static 
const unsigned int result = outer_loop< begin + step, end, step>::result;
static 
const unsigned int is_prime = inner_loop<begin, 2, begin, 1>::result == begin;
static 
const unsigned int print_result = print_if<is_prime, begin>::result;
};

template
<unsigned int begin, unsigned int end, unsigned int step>
struct outer_loop
<begin, end, step, false>
{
static 
const unsigned int result = 0;
};

static unsigned 
int result = outer_loop<2301>::result;

III.細節(jié)

另外有兩點要說一下:
我們的template_if其實有一種更簡單的寫法,就是?:表達式。
而我們的print_if和print其實可以用確省的模板參數(shù)來統(tǒng)一,唯一的區(qū)別是,要把value放在condition前面。

template
<unsigned int value, bool condition = true>
struct print
{
static 
const unsigned int result = (unsigned char*)value;
};

template
<unsigned int value>
struct print
<value,false>
{
static 
const unsigned int result = value;
};

這樣你可以用print
<value>來打印一個數(shù)值,也可以用print<value, condition>來做判斷打印。

IIII.后記

很久以前看Inside OLE2的時候,記得作者說過一句話:作者因為寫書而明白。我其實幾年前就寫過類似的程序,但是從來沒有對這樣程序的寫法進行過總結(jié)以至于每一次都是在重新開始。而寫完這篇文章后,我覺得自己比過去明白很多。template meta programming還有很多不同的應(yīng)用,我以后有機會會繼續(xù)介紹給大家。
對于這篇文章有任何問題,請發(fā)信到 polyrandom@hotmail.com 和我聯(lián)系,也請訪問 http:
//www.allaboutprogram.com/ 以獲得最近的更新。

posted on 2007-03-05 10:33 夢在天涯 閱讀(5204) 評論(2)  編輯 收藏 引用 所屬分類: CPlusPlus

評論

# re: 模版元編程(Template Meta Programming ) 2007-03-06 09:10 gql

程序好像寫亂了吧  回復(fù)  更多評論   

# re: 模版元編程(Template Meta Programming )[未登錄] 2007-04-30 16:50 recorder

暈S,看得頭大,建議看榮耀在c++大會上的演講PPT《C++模板元編程技術(shù)與應(yīng)用》,那個容易理解一些。  回復(fù)  更多評論   

公告

EMail:itech001#126.com

導(dǎo)航

統(tǒng)計

  • 隨筆 - 461
  • 文章 - 4
  • 評論 - 746
  • 引用 - 0

常用鏈接

隨筆分類

隨筆檔案

收藏夾

Blogs

c#(csharp)

C++(cpp)

Enlish

Forums(bbs)

My self

Often go

Useful Webs

Xml/Uml/html

搜索

  •  

積分與排名

  • 積分 - 1811734
  • 排名 - 5

最新評論

閱讀排行榜

青青草原综合久久大伊人导航_色综合久久天天综合_日日噜噜夜夜狠狠久久丁香五月_热久久这里只有精品
  • <ins id="pjuwb"></ins>
    <blockquote id="pjuwb"><pre id="pjuwb"></pre></blockquote>
      <noscript id="pjuwb"></noscript>
            <sup id="pjuwb"><pre id="pjuwb"></pre></sup>
              <dd id="pjuwb"></dd>
              <abbr id="pjuwb"></abbr>
              亚洲午夜黄色| 亚洲社区在线观看| 一区二区成人精品 | 久久一本综合频道| 久久久久久9999| 久久久久网址| 欧美激情一二三区| 欧美特黄一级| 国产午夜精品全部视频在线播放| 国产美女精品视频免费观看| 黄色亚洲免费| 日韩视频―中文字幕| 亚洲自拍偷拍视频| 亚洲综合日韩| 欧美中文字幕在线观看| 久久久久久久一区二区| 欧美国产日韩一区| 国产精品视频网站| 影音先锋中文字幕一区| 一区二区三区**美女毛片| 销魂美女一区二区三区视频在线| 久久三级福利| 日韩一区二区精品视频| 久久久91精品| 国产精品美女一区二区| 亚洲国产欧美在线人成| 性亚洲最疯狂xxxx高清| 亚洲高清不卡av| 亚洲网站在线看| 欧美—级a级欧美特级ar全黄| 国产精品亚洲综合色区韩国| 亚洲电影中文字幕| 欧美亚洲视频一区二区| 亚洲国产一区二区三区高清| 亚洲自拍偷拍视频| 欧美日韩国产综合视频在线| 亚洲第一福利视频| 久久精品99国产精品| 亚洲精品小视频| 蜜臀av一级做a爰片久久| 亚洲美女啪啪| 欧美成人午夜| 亚洲人被黑人高潮完整版| 久久国产精品久久久久久| 亚洲欧洲日产国码二区| 久久久久九九视频| 国产综合视频在线观看| 午夜精品久久久久久久蜜桃app | 亚洲国产日韩一级| 久久蜜桃资源一区二区老牛| 亚洲免费在线视频一区 二区| 欧美另类极品videosbest最新版本 | 久久久久国产精品一区三寸| 99国内精品久久久久久久软件| 久久这里只有| 亚洲国产精品国自产拍av秋霞| 欧美在线一二三| 亚洲欧美日韩一区在线| 国产精品国码视频| 亚洲欧美网站| 一本色道久久综合亚洲精品婷婷| 欧美日韩国产系列| 亚洲一区综合| 亚洲欧洲精品一区二区三区| 毛片基地黄久久久久久天堂| 伊人久久噜噜噜躁狠狠躁| 久久久久国产精品一区三寸 | 久久在线播放| 在线观看亚洲a| 欧美激情在线免费观看| 久久香蕉精品| 激情亚洲一区二区三区四区| 久久狠狠亚洲综合| 久热国产精品视频| 一区二区免费在线观看| 一级成人国产| 国产综合香蕉五月婷在线| 免费视频一区| 麻豆成人在线| 99热精品在线| 午夜精品久久久久久久蜜桃app | 国产自产在线视频一区| 玖玖玖国产精品| 欧美日本亚洲视频| 欧美在线地址| 欧美高清视频一区二区三区在线观看| 99在线精品观看| 亚洲摸下面视频| 亚洲国产日韩一区| 亚洲视频香蕉人妖| 在线免费观看日本欧美| 在线中文字幕不卡| 伊人激情综合| 亚洲一区日本| 亚洲精品日韩精品| 久久精品国产免费观看| 久久综合中文| 先锋影音久久久| 久久在线播放| 久久se精品一区二区| 欧美福利视频一区| 欧美亚洲免费在线| 欧美区日韩区| 免费看成人av| 国产一区二区三区高清| 亚洲精品国产拍免费91在线| 国产欧美欧美| 日韩视频一区二区在线观看 | 亚洲激情图片小说视频| 亚洲一区二区三区四区五区黄 | 亚洲午夜激情| 亚洲美女电影在线| 欧美在线观看视频一区二区| 一区二区高清视频在线观看| 久久久精品国产一区二区三区| 亚洲专区一区| 欧美日韩在线播放三区四区| 免费不卡视频| 国产日韩视频一区二区三区| 亚洲免费电影在线观看| 亚洲国产精品一区二区三区| 午夜精品福利一区二区三区av| 一本久道久久综合中文字幕| 久久午夜精品一区二区| 欧美一级免费视频| 欧美四级剧情无删版影片| 亚洲第一在线综合网站| 亚洲电影av在线| 久久久久久欧美| 久久久久国产精品麻豆ai换脸| 国产精品永久在线| 亚洲欧美另类久久久精品2019| 亚洲午夜精品久久久久久app| 欧美高清在线观看| 久久国产精品第一页| 国产日韩欧美一二三区| 午夜视频在线观看一区| 欧美在线日韩| 国产日韩精品一区观看| 午夜精品久久久久| 久久久91精品国产| 国产在线观看一区| 久久成人精品无人区| 久久噜噜噜精品国产亚洲综合| 国产三区精品| 久久精品人人做人人爽| 久久免费视频网| 影音先锋成人资源站| 免费永久网站黄欧美| 亚洲福利小视频| 亚洲一区网站| 国产老女人精品毛片久久| 午夜精品999| 亚洲国产精品视频| 欧美福利视频| 一区二区高清在线观看| 亚洲女同精品视频| 国产亚洲精品福利| 美女啪啪无遮挡免费久久网站| 亚洲国产欧美久久| 午夜欧美电影在线观看| 国内精品久久久久影院优| 欧美sm重口味系列视频在线观看| 亚洲日本免费电影| 欧美一区二区三区免费观看| 激情久久综合| 欧美精品在欧美一区二区少妇| 亚洲最新中文字幕| 久久久福利视频| 一区电影在线观看| 国产一区二区毛片| 欧美精品性视频| 亚洲欧美日韩成人| 亚洲国产成人高清精品| 亚洲永久免费| 韩日在线一区| 欧美视频二区| 老司机精品导航| 亚洲午夜精品17c| 嫩模写真一区二区三区三州| 一区二区日韩| 黑人一区二区| 国产精品伦一区| 免费一级欧美在线大片| 一区二区三欧美| 欧美华人在线视频| 久久精品一区二区三区四区| 亚洲久色影视| 亚洲电影av在线| 国产日产亚洲精品| 欧美日韩国产美| 久久这里有精品视频| 亚洲女人av| 最新国产成人av网站网址麻豆| 欧美在线精品一区| 国产精品99久久久久久宅男| 精品91久久久久| 国产精品女同互慰在线看| 欧美成人嫩草网站| 先锋资源久久|