templatemetaprogrammoinnissa

Templatemetaprogrammoinnin tarkoituksena on ohjelmoinnin tekniikka, jossa mallien (templates) avulla suoritetaan laskelmia ja päätöksiä käännösaikana. Tämän lähestymistavan tavoitteena on tuottaa tehokasta, tyypillisesti zero-cost -koodia, jolla ajonaikainen kustannus minimoidaan tai vältetään kokonaan.

Perusta on rekursiivinen mallien instansointi ja erikoistuminen. Mallien avulla voidaan laskea arvoja, muodostaa tyyppejä ja valita toteutus osittain siinä vaiheessa, kun ohjelmaa käännetään. Tällainen logiikka toteutetaan usein käyttämällä static constexpr arvoja tai std::integral_constantin kaltaisia tyyppimuuttujia sekä template-erikoistamista (template specialization).

Käyttötapauksia ovat tyypin ominaisuuksien selvittäminen (type traits), oikean toteutuksen valinta SFINAE:n kautta (substitution failure is not an error) sekä generaattorimaiset rakenteet. Esimerkkeinä ovat is_integral-tyyppinen tarkistus sekä erilaisten rakenteiden tai laskujen luominen käännösaikana.

Hyödyt ja rajoitukset: templatemetaprogrammointi mahdollistaa nopean, tehoisan koodin ilman ajonaikaisia kustannuksia, mutta koodi voi olla vaikeasti luettavaa ja virheviestit voivat olla pitkäveteisiä. Käännösaika voi pidentyä, jos rakenteet ovat monimutkaisia.

Nykyään C++-kielessä käytetään sekä perinteistä templatemetaprogrammointia että moderneja keinoja, kuten constexpr-funktioita ja if constexpr -rakennetta (C++17), jotka auttavat ongelmanratkaisussa ja virheenkäsittelyssä. Muissa kielissä on vastaavia ideologioita, mutta templatemetaprogrammointi on erityisen tunnettu C++-yhteisössä.