模板元编程 (tmp) 是一种 c++++ 技术，可用于在编译时执行计算和代码生成，扩展 c++ 特性。通过 tmp，我们可以实现诸如编译时数组大小计算等特性。它还可用于元组解包、类型推断、条件编译和代码生成，提升效率和代码的可扩展性。

如何使用模板元编程扩展 C++ 特性

模板元编程 (TMP) 是 C++ 中一项强大的技术，它允许在编译时执行计算和代码生成。通过 TMP，我们可以显著扩展 C++ 的功能，使其能够实现各种编译时特性。

实战案例：计算数组大小

为了演示 TMP 的使用方式，让我们考虑一个常见的场景：计算数组大小。假设我们有一个数组 arr，我们希望在编译时获取它的长度。

// C++ <a style='color:#f60; text-decoration:underline;' href="https://www.php.cn/zt/74427.html" target="_blank">标准库</a>的数组大小常量
#include <array>

int main() {
  std::array<int, 5> arr;
  std::cout << "Array size: " << arr.size() << std::endl;
  return 0;
}

在上面的代码中，我们使用 std::array 标准库容器来创建具有固定大小的数组。size() 方法在运行时返回数组的大小。然而，如果我们想在编译时知道大小，可以使用 TMP：

template <typename T, std::size_t N>
constexpr std::size_t array_size(T (&arr)[N]) {
  return N;
}

int main() {
  int arr[5];
  std::cout << "Array size: " << array_size(arr) << std::endl;
  return 0;
}

在上面经过 TMP 改写的代码中，我们定义了一个模板函数 array_size，它接收一个数组引用和数组大小作为模板参数。我们使用 constexpr 关键字来指示编译器将此函数的执行推迟到编译时。函数体内，我们简单地返回数组的大小。

现在，当代码编译时，array_size 函数将在编译时执行，它将计算 arr 的大小并返回编译时常量值 5。这比运行时方法更有效且可扩展。

其他 TMP 用例

TMP 在 C++ 中还有许多其他用途，例如：

• 元组解包
• 类型推断
• 条件编译
• 代码生成

结论

模板元编程是一个强大的工具，它允许在编译时执行计算和代码生成。通过 TMP，我们可以显著扩展 C++ 的功能，使其能够实现各种编译时特性，从而提高效率和代码的可扩展性。