汎用プログラミングとテンプレート メタプログラミングの間にはどのような関係がありますか?

ジェネリック プログラミングとテンプレート メタプログラミングは、最新の C の 2 つの強力なテクニックで、それぞれ実行時にさまざまな種類のデータを処理する (ジェネリック プログラミング) と、コンパイル時にコードを作成して計算する (テンプレート メタプログラミング) ためのものです。どちらもテンプレートに基づいていますが、機能と使用法は大きく異なります。実際には、この 2 つの手法は一緒に使用されることがよくあります。たとえば、汎用コードをテンプレート メタプログラミングと組み合わせて、実行時にデータ構造を作成およびインスタンス化できます。

ジェネリック プログラミングとテンプレート メタプログラミングの関係

ジェネリック プログラミングとテンプレート メタプログラミングは、最新の C テクノロジーにおける 2 つの強力な機能です。開発者は再利用可能でスケーラブルなコードを作成できます。どちらもテンプレートに基づいていますが、機能と使用法は大きく異なります。

汎用プログラミング

汎用プログラミングには、あらゆる種類のデータを処理できるコードの作成が含まれます。ジェネリック関数とクラスは型パラメーターを使用して、開発者が型を明示的に指定せずに任意のデータ型で使用できるアルゴリズムとデータ構造を作成できるようにします。

例:

template<typename T>
void swap(T& a, T& b) {
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

上記の関数は、型を明示的に指定せずに、任意の型の 2 つの値を交換できます。

テンプレート メタプログラミング

テンプレート メタプログラミングを使用すると、開発者はコンパイル時に値を計算し、コードを生成できます。テンプレート パラメーターを使用して、計算またはコード生成のルールを指定します。テンプレート メタプログラミングは通常、メタデータの作成、コードの生成、または実行時のプログラムの動作の決定に使用されます。

例:

template<int N>
struct Factorial {
    enum { value = N * Factorial<N - 1>::value };
};

template<>
struct Factorial<0> {
    enum { value = 1 };
};

上記のコードは、テンプレート メタプログラミングを使用して階乗を計算します。これは、各テンプレート引数が次に小さい数値の階乗を指定する再帰テンプレートを定義します。

関係

汎用プログラミングとテンプレート メタプログラミングの間には密接な関係があります。ジェネリック プログラミングは実行時のさまざまな種類のデータの処理に重点を置いているのに対し、テンプレート メタプログラミングはコンパイル時のコードの作成と評価に重点を置いています。

実際には、これら 2 つの手法が一緒に使用されることがよくあります。たとえば、汎用コードをテンプレート メタプログラミングと組み合わせて、実行時にデータ構造を作成およびインスタンス化できます。

template<typename T>
struct Stack {
    T* data;
    int size;
    
    Stack(int capacity) : data(new T[capacity]), size(0) {}
    
    void push(T value) {
        data[size++] = value;
    }
    
    T pop() {
        return data[--size];
    }
};

int main() {
    const int capacity = 10;
    Stack<int> stack(capacity);
    
    // ...
}

この例では、汎用 Stack クラスを、使用される任意の型のデータで使用できます。一緒に。テンプレートのメタプログラミング capacity パラメーターを使用すると、開発者はコンパイル時にスタック サイズを指定できます。

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