利用模板元编程技术解开循环

　　模板元编程技术最早的实际应用之一是用于数值计算中的解循环。举个例子，对一个数组进行求和的常见方法是：

// sumarray.h template <typename T> inline T sum_array(int Dim, T* a) { T result = T(); for (int i = 0; i < Dim; ++i) { result += a[i]; } return result; }

　　这当然可行，但我们也可以利用模板元编程技术来解开循环：

// sumarray2.h // 原始模板 template <int Dim, typename T> class Sumarray { public: static T result(T* a) { return a[0] + Sumarray<Dim-1, T>::result(a+1); } }; // 作为终结准则的局部特化版 template <typename T> class Sumarray<1, T> { public: static T result(T* a) { return a[0]; } };

　　用法如下：

// sumarraytest2.cpp #include <iostream> #include "sumarray2.h" int main() { int a[6] = {1, 2, 3, 4, 5, 6}; std::cout << " Sumarray<6>(a) = " << Sumarray<6, int>::result(a); }

　　当我们计算Sumarray<6, int>::result(a)时，实例化过程如下：

Sumarray<6, int>::result(a) = a[0] + Sumvector<5, int>::result(a+1) = a[0] + a[1] + Sumvector<4, int>::result(a+2) = a[0] + a[1] + a[2] + Sumvector<3, int>::result(a+3) = a[0] + a[1] + a[2] + a[3] + Sumvector<2, int>::result(a+4) = a[0] + a[1] + a[2] + a[3] + a[4] + Sumvector<1, int>::result(a+5) = a[0] + a[1] + a[2] + a[3] + a[4] + a[5]

　　可见，循环被展开为a[0] + a[1] + a[2] + a[3] + a[4] + a[5]。这种直截了当的展开运算几乎总是比循环来得更有效率。

　　也许拿一个有着600万个元素的数组来例证循环开解的优势可能更有说服力。生成这样的数组很容易，有兴趣，你不妨测试、对比一下。

　　（感谢一位不知名的朋友的测试。他说：“据在Visual C++ 2003上实测编译器应当进行了尾递归优化，可以不受上面说的递归层次的限制，然而连加的结果在数组个数达到4796之后就不再正确了，程序输出了空行，已经出错” — 2003年12月30日补充）

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