C++模板元编程是一种强大的技术，允许程序员在编译时进行复杂计算和类型操作。本文将详细介绍C++模板元编程中的两个关键技巧：编译时计算和类型萃取。
编译时计算是模板元编程中的一大特色，它允许在编译阶段完成计算工作，从而避免了运行时的性能开销。通过使用模板和递归模板实例化，可以实现复杂的数学计算、数组大小计算、甚至是图论算法。
以下是一个简单的编译时计算示例，展示了如何使用模板计算阶乘：
#include <iostream>
// 基础模板，当n为0时返回1
template <int n>
struct Factorial {
static const int value = n * Factorial<n - 1>::value;
};
// 特化模板，当n为0时终止递归
template <>
struct Factorial<0> {
static const int value = 1;
};
int main() {
std::cout << "Factorial of 5 is " << Factorial<5>::value << std::endl;
return 0;
}
在上述代码中，`Factorial`模板被递归实例化以计算给定整数n的阶乘。由于计算发生在编译时，因此程序运行时不会有任何性能开销。
类型萃取（Type Traits）是C++模板元编程中的另一种强大技术，它允许在编译时查询和操作类型属性。通过类型萃取，程序员可以编写更通用、更灵活的代码。
C++11引入了`std::type_traits`库，提供了许多标准类型萃取工具，如`std::is_const`、`std::is_pointer`、`std::remove_const`等。此外，程序员还可以自定义类型萃取类。
以下是一个简单的自定义类型萃取示例，展示了如何检查一个类型是否为整数类型：
#include <iostream>
#include <type_traits>
// 自定义类型萃取类，检查T是否为整数类型
template <typename T>
struct is_integer {
static const bool value = std::is_integral<T>::value;
};
int main() {
std::cout << "int is integer: " << is_integer<int>::value << std::endl;
std::cout << "double is integer: " << is_integer<double>::value << std::endl;
return 0;
}
在上述代码中，`is_integer`模板类使用`std::is_integral`来检查给定类型是否为整数类型。这种类型萃取技术使得代码更加通用和灵活。
C++模板元编程提供了编译时计算和类型萃取两种强大的技术，使得程序员能够编写高效、灵活且可维护的代码。通过合理利用这些技术，可以极大地提升程序的性能和可读性。