C++: Metaprogramming

今天在书店里翻 "C++ template" 学习了一下以前一直不明白的Metaprogramming，发现原来就是那个在模板里加enum的技巧的应用，仔细想一下果然可以衍生出很多用途，下面是一个最简单的例子：
#include <iostream>
using namespace std;

template<int n>
class twoPower
{
public:
 enum { result = 2*twoPower<n-1>::result };

};

template<>
class twoPower<0>
{
public:
 enum {result = 1};
};

int main()
{
 cout << twoPower<5>::result <<endl;
}

定义了一个用来算2的n次方的模板，用了模板的特化来做为递归的终止条件。第一次接触到这样形式的模板应用是在"Modern C++ Design" 的typelist里，当时就非常的惊讶，发现C++的表达能力实在是我无法想像的。

今天，书店里思考了一会儿，觉得这个技术可以用来在编译期实现类似.net中attribute的东西。回来在机器上试了一下，像这样：
首先定义一个attribute的模板类，并提供一个默认值：

template<typename T>
class SerializableAttribute
{
public:
 enum { IsSerializable = 0 };
};

然后你定义了一个自己的类，比如这样：

class myClass
{
};

为了应用上面的那个Attribute，你需要为你的类提供一个特化：

template<>
class SerializableAttribute<myClass>
{
public:
 enum {IsSerializable = 1 };
};

然后，在其它地方就可能用到这个attribute。(reflect吗？ )

int main()
{
 if (SerializableAttribute<myClass>::IsSerializable) cout << "myClass can be serialized." <<endl;
 else cout <<"myClass can't be serialized" <<endl;
}

我想以上这种应用，应该就是这种技术被称为metaprogramming的原因吧。这样的Attribute和.net中的Attribute最大的大区别是它是静态的，因为模板的推导工作全部都是在编译期完成的，而不是像.net中那样将metadata编译进assembly里，然后再在执行期运用反射来获取。这当然会使得它的用途受到诸多限制。

不过有时候我在想，像C++这样缺乏运行时支持，到底是劣势呢？还是优势呢？ 最近在研究C#2.0中的泛型机制，其中新提出来的 约束 的机制，我个人猜测很可能就是因为C#太强大的反射机制，导致泛型的推导，不能像C++那样完全在编译期完成，才不得不加上的。

C++中的编译期多态，在C#中似乎也没有办法使用了。不过说不定加入泛型的C#，又会生出许多新的应用，谁知道呢! 当初为C++加入模板的时候，stroustup教授自己恐怕也没有想到泛型会有今天的发展吧。语言总会给我们带来惊喜，谁说不是呢。