C++11 模板元编程初探: 在编译期间确定斐波那契数列

虽然这种在编译时间确定的斐波那契数列不是那么好用，不过模板元编程的这种想法是非常重要的。

下面展示了一段通过模板元编程实现的（静态）编译期间确定的斐波那契额数列。

#include <iostream>
using namespace std;

template<int num>
struct fib
{
    enum {result=fib<num-1>::result+fib<num-2>::result};
};

template<>
struct fib<0>
{
    enum {result=1};
};

template<>
struct fib<1>
{
    enum{ result=1};
};

int main()
{
    cout<<fib<1>::result<<endl;
    cout<<fib<2>::result<<endl;
    cout<<fib<3>::result<<endl;
    cout<<fib<4>::result<<endl;
    cout<<fib<5>::result<<endl;
    cout<<fib<6>::result<<endl;
    ///...
    cout<<fib<20>::result<<endl;

    return 0;
}

模板元求值会自动进行递归展开，由于递归的逻辑限制，必须确定递归终点，于是需要两个特化版本的fib结构体（否则会编译器就宕掉了）。

一般的编译器都会对这种展开进行上限限制，我所使用的GCC 4.9.2对于展开的上限值是900.如果有超过这个限定的需求可以使用-ftemplate-depth=参数进行设置。

在递归展开过程中，编译器会进行溢出检查。如果哪一步运算result时发生溢出，将会导致展开终止并报错。具体错误消息 如下：

main.cpp|7|error: overflow in constant expression [-fpermissive]
main.cpp|7|error: enumerator value for 'result' is not an integer constant

第一个错误便是编译溢出错误。第二个则是因enum hack 引起的溢出错误。（enum元素sizeof与int是一样的，而且可隐式转换，而c++11的enum class则必须显示转换）

另外，这种模板递归展开的想法在tuple的使用上也有所体现。由此可见C++语言设计思路的连贯性。

（微笑）还是C++优美。