c++支持模板元编程中的最后调用优化

Question

我正在阅读有关C++模板的文章，并想对比一个函数的两种不同实现，该函数计算从0到N的和。

不幸的是，我有问题，我想通过例子来解决几个问题：

天真和代码：

#include <stdio.h>
template<int N>
struct Sum {
    // Copied the implementation idea from Scott Meyers book
    // "Effective C++". Is there a better way?
    enum { value = N + Sum<N - 1>::value };
};
template<>
struct Sum<0> {
    enum { value = 0 };
};
int main() {
    // Works well in this case, but gives compilation error, if
    // it's called with a larger value, such as 10000
    // (error: template instantiation depth exceeds maximum of 900").
    // How to improve the program properly, that it would
    // not give compile time error?
    printf("%dn", Sum<100>::value);
}

现在我的改进想法是使用一个累加器：

template<int Acc, int N>
struct Sum {
    enum { value = Sum<Acc + N, N - 1>::value };
};
// Is that an appropriate way of writing the base case?
template<int Acc> 
struct Sum<Acc, 0> {
    enum { value = Acc };
};

然而，当在Ubuntu操作系统上使用简单的g++编译时：

int main() {
    // Still gives the "depth exceeded" error.
    printf("%dn", Sum<0, 1000>::value);
}

因此，我主要关心的是：

是否有任何现代c++编译器支持模板元编程？如果是，为这种优化编写代码的合适方式是什么

Answer 1

是否有任何现代c++编译器支持模板元编程的最后调用优化？如果是，为这种优化编写代码的合适方式是什么？

不，这没有道理。模板实例化不是函数调用最后/尾部调用优化与此处无关。与函数调用不同，模板实例化不是瞬态的，需要回收自动变量；相反，每个模板实例化都会成为编译器状态中的一个新类型。

Answer 2

模板元编程的全部意义在于，所有这些"调用"都将在程序之外进行优化；它们在构建过程中被"执行"。

这并没有改变这样一个事实，即在这个过程中，可以使用的递归数量有一个实现定义的限制。这是你达到的极限。

所以，不，没有"优化"来解决它。

Answer 3

简单回答：合并LCO不值得麻烦。

更长的解释：

C++模板元编程是图灵完备。理论上，可以在编译时仅使用模板计算任何可计算函数（如果给定足够的资源）。LCO将使这种计算更加高效。

这并不意味着模板应该用于复杂的计算。运行时间就是这样。C++模板只是帮助避免编写相同的代码。

事实上，不鼓励通过模板进行复杂的计算，因为它几乎没有编译器支持。预处理器只会将模板化的代码扩展成更多的代码，仅此而已。在处理模板时不会发生类型检查等。

因此，我认为c++的设计者有更多有趣的东西可以添加到语言中，而不是优化模板元编程。也许20年后我们会得到LCO的支持。目前没有