このメタプログラミングはどのようにコンパイルされますか？

Question

ここではC++テンプレートメタプログラミングを表示ウィキペディアからの例です：

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

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

// Factorial<4>::value == 24 
// Factorial<0>::value == 1 
void foo() 
{ 
    int x = Factorial<4>::value; // == 24 
    int y = Factorial<0>::value; // == 1 
} 

私は専門が< 0見つかるまで再帰的にNのテンプレートパラメータ値で階乗の種類を作成し、それがどのように動作するかを理解する>、可能になりますコンパイラはチェーン上の値を解決します。

私の質問は次のとおりです。このコンパイルはどのように見えますか？コンパイラは文字通り次のようなものを生成します：

int x = 24; 
int y = 1; 

これは結果がより複雑になりますか？

実行可能コードまたはそれよりもそのより複雑な場合は定数（24）に置き換えられて

Factorial<4>::value 

：それは基本的につながる場合、私は思ったんだけどので、私は聞いていますのよ。私は、これが完成プログラムの効率化を助け、ので、これは大いに役立つだろうかを把握しようとしている:)

Answer 1

さて、ここで生成されたアセンブリは、GCCからだ：

; command line used: gcc -c -S -fmasm-intel test.cpp 

    .file "test.cpp" 
    .intel_syntax noprefix 
    .text 
.globl __Z3foov 
    .def __Z3foov; .scl 2; .type 32; .endef 
__Z3foov: 
LFB0: 
    push ebp 
LCFI0: 
    mov ebp, esp 
LCFI1: 
    sub esp, 16 
LCFI2: 
    mov DWORD PTR [ebp-4], 24 
    mov DWORD PTR [ebp-8], 1 
    leave 
LCFI3: 
    ret 
LFE0: 

そしてMSVC：

; command line used: cl -c /FAsc test.cpp 

; Listing generated by Microsoft (R) Optimizing Compiler Version 16.00.30319.01 

; removed soem excessive noise... 

?foo@@YAXXZ PROC     ; foo 

; 16 : { 

    00000 55  push ebp 
    00001 8b ec  mov  ebp, esp 
    00003 83 ec 08  sub  esp, 8 

; 17 :  int x = Factorial<4>::value; // == 24 

    00006 c7 45 f8 18 00 
    00 00  mov  DWORD PTR _x$[ebp], 24 ; 00000018H 

; 18 :  int y = Factorial<0>::value; // == 1 

    0000d c7 45 fc 01 00 
    00 00  mov  DWORD PTR _y$[ebp], 1 

; 19 : } 

    00014 8b e5  mov  esp, ebp 
    00016 5d  pop  ebp 
    00017 c3  ret  0 
?foo@@YAXXZ ENDP     ; foo 
_TEXT ENDS 
END 

だから、答えは、彼らがメタプログラミングその最終結果までを沸かすことです。

私は最適化フラグを使用していないことに注意してください。

Answer 2

コンパイラは、文字通りのようなものを生成することになります：

はい。それは、このようなことを行う全体のポイントです。

Answer 3

あなたはそれが困難な実際の生産プログラムでこのパターンの実際の使用を思い付くために見つけることができますけれども彼らは確かに、はい...かつて、

int x = 24; 
int y = 1; 

に

Answer 4

を下にコンパイルされます即座にコンパイル時の値に変更されます。より多くの占いの例では、コンパイル時の定数値は言語によって必要とされている

int a[Factorial<4>::value]; 

または

struct S { 
    int a : Factorial<4>::value; 
}; 

または

switch (a) { 
    case Factorial<4>::value: ; 
} 

すなわち文脈ようなものになるだろう。 Factorial<4>::valueが即時のコンパイル時定数でない場合、これらの例はコンパイルされません。

Answer 5

私の質問は次のとおりです。コンパイラは文字通り次のようなものを生成します：

はい。 Factorial<3>::valueは実際には定数式です。ことは、あなたもこれらを記述することができます。

const int M = Factorial<Factorial<3>::value>::value; 
const int N = Factorial<Factorial<Factorial<3>::value>::value>::value; 

そして、あまりにもこれら：

int array[Factorial<5>::value]; //its NOT a variable length array (VLA) 
std::bitset<Factorial<5>::value> bits; 

コンパイル時の定数が必要とされている場所、あなたがFactorial<5>::valueを使用することができ、すなわち。