我們繼續(xù)演進(jìn)前面那個(gè)無聊的類型計(jì)算的例子，來得出元函數(shù)的定義。
前面我們實(shí)現(xiàn)了PointerOf，它對于傳進(jìn)的任意類型T可以計(jì)算出T的指針類型。
template<typename T>
struct PointerOf
{
using Result = T*;
};
現(xiàn)在我們想要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠計(jì)算T的指針的指針類型的模板，怎么做？
一種做法是直接定義一個(gè)新的模板：
template<typename T>
struct Pointer2Of
{
using Result = T**;
};
為了讓類型計(jì)算結(jié)果更像是出自函數(shù)的返回值，我們將計(jì)算結(jié)果的類型別名后續(xù)統(tǒng)一叫做Result。上述類模板本質(zhì)上是一個(gè)對類型進(jìn)行計(jì)算的函數(shù):
Pointer2Of :: (typename T) => T -> T**
可以這樣使用該函數(shù)：
int* pi;
Pointer2Of<int>::Result ppi = &pi
上述代碼中Pointer2Of<int>::Result的計(jì)算發(fā)生在編譯期，當(dāng)在C++運(yùn)行期前它已經(jīng)得到計(jì)算結(jié)果int**了。所以上述代碼在編譯器計(jì)算完成后，就相當(dāng)于如下代碼：
int* pi;
int** ppi = &pi
雖然我們把類模板當(dāng)做編譯期函數(shù)來看，但是這種函數(shù)語法看起來和我們熟悉的函數(shù)相差較大，但究其本質(zhì)和函數(shù)調(diào)用并無差異，都是為函數(shù)傳入符合要求的實(shí)參，獲得函數(shù)返回結(jié)果。
我們可以認(rèn)為由于圓括號已經(jīng)優(yōu)先給了運(yùn)行時(shí)C++函數(shù)，所以這種編譯期C++函數(shù)的定義和調(diào)用都使用尖括號，并且需要顯示調(diào)用Result才對函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算求值。當(dāng)使用這種編譯期函數(shù)但并不調(diào)用Result時(shí)，和在“運(yùn)行期C++”中使用一個(gè)函數(shù)指針類似，僅用做保存和傳遞用，但并不求值。
編譯期函數(shù)計(jì)算，可以調(diào)用已有的其它編譯期函數(shù)。如下通過嵌套調(diào)用PointerOf，也可以實(shí)現(xiàn)Pointer2Of：
template<typename T>
struct Pointer2Of
{
using Result = typename PointerOf<typename PointerOf<T>::Result>::Result;
};
上面我們通過嵌套調(diào)用兩次PointerOf來完成Pointer2Of的實(shí)現(xiàn)。在Pointer2Of中我們每次使用PointerOf<...>::Result時(shí)前面都用了typename關(guān)鍵字。原因是一旦PointerOf后面的尖括號中存在非具體類型的話，那么PointerOf的內(nèi)部類型Result就是一個(gè)推導(dǎo)類型。C++標(biāo)準(zhǔn)要求使用推導(dǎo)類型前面必須使用typename關(guān)鍵字顯示指明這是一個(gè)類型。所以我們在Pointer2Of中使用PointerOf完整的方式是這樣的：typename PointerOf<...>::Result。
和Haskell相比，我們必須得承認(rèn)C++的這種函數(shù)式編程的書寫確實(shí)太繁瑣了。為了簡化對元函數(shù)的使用，我們可以用宏封裝一下PointerOf：
#define __pointer(...) typename PointerOf<__VA_ARGS__>::Result
這樣Pointer2Of的定義可以簡化如下：
template<typename T>
struct Pointer2Of
{
using Result = __pointer(__pointer(T));
};
現(xiàn)在看起來好多了，__pointer(T)的寫法更像是在調(diào)用一個(gè)函數(shù)。
可以看到我們對類模板進(jìn)行約束，固定用Result保存計(jì)算結(jié)果，且只返回單一結(jié)果，可以使我們將模板當(dāng)做函數(shù)使用時(shí)的寫法得到統(tǒng)一，這對于我們進(jìn)行函數(shù)組合簡直是必須的。
后續(xù)我們將一直把這種在編譯期進(jìn)行計(jì)算，靠Result返回計(jì)算結(jié)果的類模板看作是編譯期的函數(shù)，它的目的是為了支持C++模板元編程。為了和C++運(yùn)行時(shí)函數(shù)進(jìn)行區(qū)分，后文中我們統(tǒng)一將其稱作元函數(shù)。
如同函數(shù)是函數(shù)式編程的構(gòu)成基礎(chǔ)一樣，元函數(shù)是C++模板元編程的構(gòu)成基礎(chǔ)。
