使用哪种模板在阶乘中更好？

Question

从维基百科上，我看到了一个使用通用编程计算阶乘的示例代码：

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

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

我这边写的代码如下：

template <typename T>
T factorial(T n)
{ 
  T x;

  if (n == 1)
    return 1;

  x = n * factorial(n-1);

  return x;
}

我在Stackoverflow上读到枚举是通用编程中使用的内容，但没有找到相关理由。

那么为什么使用枚举更好？如果第二段代码存在陷阱怎么办？

- Blood-HaZaRd

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第一个在编译时计算，第二个在运行时计算。 - ChrisMM

@ChrisMM：抱歉问这个问题，但我该如何区分代码片段是在运行时还是编译时计算的。我认为两者都是模板编译时计算的。 - Blood-HaZaRd

这两个代码示例解决不同的问题。第一个示例不能轻松地与用户提供的输入一起使用，而第二个则完全无法在编译时使用。 - François Andrieux

@Blood-HaZaRd 在第二个例子中，T 在编译时被解析，但函数本身依赖于 n，这是一个运行时值。第一个例子在编译时计算，因为该值是模板参数，必须在编译时计算。 - François Andrieux

仅仅因为一些代码是函数模板，并不意味着它可以或将在编译时完全评估。这只意味着您可以使用编译时信息（您选择的 T）创建不同种类的该函数。 - Lightness Races in Orbit

Answer 1

第一个是在constexpr函数不存在时所需的。当constexpr没有存在时，枚举是存储在编译时可用的唯一方法。如今，您可以使用 static constexpr 代替枚举来实现相同的基于模板的计算。此外，第一个仅适用于 int 类型而不是通用类型。

第二个是通过模板进行通用类型的，但只在运行时执行。

当然，模板在编译时实例化，但默认情况下实例化的代码仅在运行时执行。

使用constexpr函数，您可以编写同样的代码以供运行时和编译时使用：

template <typename T>
constexpr T factorial(T n)
{ 
  T x{};

  if (n == 1)
    return 1;

  x = n * factorial(n-1);

  return x;
}

int main() {
    int compiletime[factorial(2)];

    int n;
    std::cin >> n;
    int runtime = factorial(n);
}

- Guillaume Racicot

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@LightnessRacesBY-SA3.0：因此，使用枚举模拟了“constexpr”的常量性！ - Blood-HaZaRd

@Blood-HaZaRd 确实！ - Lightness Races in Orbit

感谢你们提供宝贵的答案和评论。 - Blood-HaZaRd