泛型编程和模板元编程之间的关系是什么？

泛型编程和模板元编程在现代 C 中是两个强有力的技术，分别用于在运行时处理不同类型的数据（泛型编程）和在编译时创建和计算代码（模板元编程）。尽管它们都基于模板，但它们在功能和使用上却有很大不同。在实践中，这两种技术经常一起使用，例如，可以将泛型代码与模板元编程结合来在运行时创建和实例化数据结构。

泛型编程和模板元编程的关系

泛型编程和模板元编程是现代 C 中两个强大的技术，它们允许开发者创建可重用的、可扩展的代码。尽管它们都是基于模板，但它们在功能和使用上却有很大不同。

泛型编程

泛型编程涉及创建可处理任何类型数据的代码。泛型函数和类使用类型参数来允许开发者创建算法和数据结构，这些算法和数据结构可以与任何数据类型一起使用，而无需显式指定类型。

举例：

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

上面的函数可以交换任何类型的两个值，而无需显式指定类型。

模板元编程

模板元编程允许开发者在编译时计算值和生成代码。它使用模板参数来指定计算或代码生成的规则。模板元编程通常用于创建元数据，生成代码，或在运行时决定程序的行为。

举例：

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

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

上面的代码使用模板元编程计算阶乘。它定义了一个递归模板，其中每个模板参数指定下一个较小数字的阶乘。

关系

泛型编程和模板元编程之间存在着紧密的关系。泛型编程主要关注在运行时处理不同类型的数据，而模板元编程专注于在编译时创建和计算代码。

在实践中，这两种技术经常一起使用。例如，可以将泛型代码与模板元编程结合来在运行时创建和实例化数据结构：

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);
    
    // ...
}

在这个例子中，泛型 Stack 类可以与任何类型的数据一起使用。模板元编程 capacity 参数允许开发者在编译时指定堆栈的大小。

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