摘要

　　本文描述了模板元編程

　　摘要

　　本文描述了模板元編程技術的起源、概念和機制，并介紹了模板元編程技術在Blitz++和Loki程序庫中的應用。

　　關鍵字

　　編譯期計算　模板元編程　Blitz++　Loki

　　導言

　　1994年，C++標準委員會在圣迭哥舉行的一次會議期間Erwin Unruh展示了一段可以產生質數的代碼。這段代碼的特別之處在于質數產生于編譯期而非運行期，在編譯器產生的一系列錯誤信息中間夾雜著從2到某個設定值之間的所有質數：

// Prime number computation by Erwin Unruh
template <int i> struct D { D(void*); operator int(); };
template <int p, int i> struct is_prime {
　　enum { prim = (p%i) && is_prime<(i > 2 ? p : 0), i -1> :: prim };
};
template < int i > struct Prime_print {
　　Prime_print<i-1> a;
　　enum { prim = is_prime<i, i-1>::prim };
　　void f() { D<i> d = prim; }
};
struct is_prime<0,0> { enum {prim=1}; };
struct is_prime<0,1> { enum {prim=1}; };
struct Prime_print<2> { enum {prim = 1}; void f() { D<2> d = prim; } };
#ifndef LAST
#define LAST 10
#endif
main () {
　　Prime_print<LAST> a;
}　
　　類模板D只有一個參數為void*的構造器，而只有0才能被合法轉換為void*。1994年，Erwin Unruh采用Metaware 編譯器編譯出錯信息如下（以及其它一些信息，簡短起見，它們被刪除了）：

　　| Type `enum{}′ can′t be converted to txpe `D<2>′ ("primes.cpp",L2/C25).

　　| Type `enum{}′ can′t be converted to txpe `D<3>′ ("primes.cpp",L2/C25).

　　| Type `enum{}′ can′t be converted to txpe `D<5>′ ("primes.cpp",L2/C25).

　　| Type `enum{}′ can′t be converted to txpe `D<7>′ ("primes.cpp",L2/C25).

　　如今，上面的代碼已經不再是合法的C++程序了。以下是Erwin Unruh親手給出的修訂版，可以在今天符合標準的C++編譯器上進行編譯：

// Prime number computation by Erwin Unruh
template <int i> struct D { D(void*); operator int(); };
template <int p, int i> struct is_prime {
　　enum { prim = (p==2) || (p%i) && is_prime<(i>2?p:0), i-1> :: prim };
};
template <int i> struct Prime_print {
Prime_print<i-1> a;
　　enum { prim = is_prime<i, i-1>::prim };
　　void f() { D<i> d = prim ? 1 : 0; a.f();}
};
template<> struct is_prime<0,0> { enum {prim=1}; };
template<> struct is_prime<0,1> { enum {prim=1}; };
template<> struct Prime_print<1> {
　　enum {prim=0};
　　void f() { D<1> d = prim ? 1 : 0; };
};
#ifndef LAST
#define LAST 18
#endif
main() {
　　Prime_print<LAST> a;
　　a.f();
}　
　　在GNU C++ (MinGW Special) 3.2中編譯這段程序時，編譯器將會給出如下出錯信息（以及其它一些信息，簡短起見，它們被刪除了）：