C++模板元编程

    enum { temp = IndexOf<Tail, T>::value };
public:
    enum { value = (temp == -1 ? -1 : 1 + temp) };
}; 

IndexOf提供了一个原始模板和三个局部特化版。算法非常简单：如果TList（就是一个Typelist）是一个NullType，则value为-1。如果TList的头部就是T，则value为0。否则将IndexOf施行于TList的尾部和T，并将评估结果置于一个临时变量temp中。如果temp为-1，则value为-1，否则value为1 + temp。 
为了加深你对Typelist采用的模板元编程技术的认识，我从Loki程序库剥离出如下代码，放入一个typelistlite.h文件中： 
// typelistlite.h

// 声明Nulltype 
class NullType;

// Typelist的定义
template <class T, class U>
struct Typelist
{
    typedef T Head;
    typedef U Tail;
};

// IndexOf的定义 

// IndexOf原始模板
template <class TList, class T> struct IndexOf;

// 针对NullType的局部特化版
template <class T>
struct IndexOf<NullType, T>
{
    enum { value = -1 };
};

// 针对“Tlist头部就是我们要查找的T”的局部特化版
template <class T, class Tail>
struct IndexOf<Typelist<T, Tail>, T>
{
    enum { value = 0 };
};

// 处理Tlist尾部的局部特化版
template <class Head, class Tail, class T>
struct IndexOf<Typelist<Head, Tail>, T>
{
private:
    enum { temp = IndexOf<Tail, T>::value };
public:
    enum { value = (temp == -1 ? -1 : 1 + temp) };
}; 

测试程序如下： 

// typelistlite_test.cpp

#include <iostream>
#include "typelistlite.h"

// 自定义类型Royal
class Royal {};

// 定义一个包含有char、int、Royal和float的Typelist
typedef Typelist<char, Typelist<int, Typelist<Royal, Typelist<float, NullType> > > > CIRF;

int main()
{
    std::cout << "IndexOf<CIRF, int>::value = " << IndexOf<CIRF, int>::value << "\n";
    std::cout << "IndexOf<CIRF, Royal>::value = " << IndexOf<CIRF, Royal>::value << "\n";
    std::cout << "IndexOf<CIRF, double>::value = " << IndexOf<CIRF, double>::value << "\n";
} 

程序输出如下： 

IndexOf<CIRF, int>::value = 1
IndexOf<CIRF, Royal>::value = 2
IndexOf<CIRF, double>::value = -1 

结语 

模板元编程技术并非都是优点，比方说，模板元程序编译耗时，带有模板元程序的程序生成的代码尺寸要比普通程序的大，而且通常这种程序调试起来也比常规程序困难得多。另外，对于一些程序员来说，以类模板的方式描述算法也许有点抽象。 
编译耗时的代价换来的是卓越的运行期性能。通常来说，一个有意义的程序的运行次数（或服役时间）总是远远超过编译次数（或编译时间）。为程序的用户带来更好的体验，或者为性能要求严格的数值计算换取更高的性能，值得程序员付出这样的代价。 
很难想象模板元编程技术会成为每一个普通程序员的日常工具，相反，就像Blitz++和Loki那样，模板元程序几乎总是应该被封装在一个程序库的内部。对于库的用户来说，它应该是透明的。模板元程序可以（也应该）用作常规模板代码的内核，为关键的算法实现更好的性能，或者为特别的目的实现特别的效果。 
模板元编程技术首次正式亮相于Todd Veldhuizen的Using C++ Template Metaprograms论文之中。这篇文章首先发表于1995年5月的C++ Report期刊上，后来Stanley Lippman编辑C++ Gems一书时又收录了它。参考文献中给出了这篇文章的链接，它还描述了许多本文没有描述到的内容。 
David Vandevoorde和Nicolai M. Josuttis合著的C++ Templates: The Complete Guide一书花了一整章的篇幅介绍模板元编程技术，它同样是本文的参考资料并且也应该作为你的补充阅读材料。 
Andrei Alexandrescu的天才著作Modern C++ Design: Generic Programming and Design Patterns Applied的第3章Typelists对Typelist有着更为详尽的描述。
 
参考文献 

1. David Vandevoorde, Nicolai M. Josuttis, C++ Templates: The Complete Guide, Addison Wesley, 2002.
2.  Andrei Alexandrescu, Modern C++ Design: Generic Programming and Design Patterns Applied, Addison Wesley, 2001.
3. 侯捷 於春景 译，《C++设计新思维》，华中科技大学出版社，2003。
4. Todd Veldhuizen, Template Metaprograms, http://osl.iu.edu/~tveldhui/papers/Template-Metaprograms/meta-art.html .
5. Todd Veldhuizen, C++ templates as partial evaluation (PEPM99), http://osl.iu.edu/~tveldhui/papers/pepm99/.
6. Erwin Unruh, Prime numbers(Primzahlen - Original), http://www.erwin-unruh.de/primorig.html .