具体描述
《C++模板元编程实战：一个深度学习框架的初步实现》以一个深度学习框架的初步实现为例，讨论如何在一个相对较大的项目中深入应用元编程，为系统性能优化提供更多的可能。
《C++模板元编程实战：一个深度学习框架的初步实现》分为8章，前两章讨论了一些元编程与编译期计算的基本技术，后面6章则讨论了元编程在深度学习框架中的实际应用，涉及富类型与标签体系、表达式模板、复杂元函数的编写等多个主题，详尽地展示了如何将面向对象与元编程相结合以构造复杂系统。
《C++模板元编程实战：一个深度学习框架的初步实现》适合具有一定C++基础的读者阅读。对主流深度学习框架的内核有一定了解的读者，也可以参考本书，对比使用元编程与编译期计算所实现的深度学习框架与主流的（主要基于面向对象所构造的）深度学习框架之间的差异。
作者简介
李伟，2011年毕业于清华大学，曾经在百度自然语言处理部担任深度学习机器翻译系统线上预测部分的开发与维护，目前供职于微软亚洲工程院。主要研究方向为C++，拥有10余年相关开发经验，对C++模板元编程与编译期计算有着浓厚的兴趣。喜欢尝试新的技术，业余爱好是编程与阅读。
目录信息
第1章 基本技巧 3
1.1 元函数与type_traits 3
1.1.1 元函数介绍 3
1.1.2 类型元函数 4
1.1.3 各式各样的元函数 6
1.1.4 type_traits 7
1.1.5 元函数与宏 7
1.1.6 本书中元函数的命名方式 8
1.2 模板型模板参数与容器模板 8
1.2.1 模板作为元函数的输入 9
1.2.2 模板作为元函数的输出 9
1.2.3 容器模板 10
1.3 顺序、分支与循环代码的编写 12
1.3.1 顺序执行的代码 12
1.3.2 分支执行的代码 13
1.3.3 循环执行的代码 19
1.3.4 小心：实例化爆炸与编译崩溃 21
1.3.5 分支选择与短路逻辑 23
1.4 奇特的递归模板式 24
1.5 小结 25
1.6 练习 26
第2章 异类词典与policy模板 28
2.1 具名参数简介 28
2.2 异类词典 30
2.2.1 模块的使用方式 30
2.2.2 键的表示 32
2.2.3 异类词典的实现 34
2.2.4 VarTypeDict的性能简析 41
2.2.5 用std::tuple作为缓存 41
2.3 policy模板 42
2.3.1 policy介绍 42
2.3.2 定义policy与policy对象（模板） 45
2.3.3 使用policy 47
2.3.4 背景知识：支配与虚继承 49
2.3.5 policy对象与policy支配结构 50
2.3.6 policy选择元函数 52
2.3.7 使用宏简化policy对象的声明 57
2.4 小结 58
2.5 练习 58
第二部分 深度学习框架
第3章 深度学习概述 63
3.1 深度学习简介 63
3.1.1 从机器学习到深度学习 64
3.1.2 各式各样的人工神经网络 65
3.1.3 深度学习系统的组织与训练 68
3.2 本书所实现的框架：MetaNN 70
3.2.1 从矩阵计算工具到深度学习框架 70
3.2.2 MetaNN介绍 71
3.2.3 本书将要讨论的内容 72
3.2.4 本书不会涉及的主题 75
3.3 小结 75
第4章 类型体系与基本数据类型 76
4.1 类型体系 77
4.1.1 类型体系介绍 77
4.1.2 迭代器分类体系 78
4.1.3 将标签作为模板参数 80
4.1.4 MetaNN的类型体系 81
4.1.5 与类型体系相关的元函数 82
4.2 设计理念 84
4.2.1 支持不同的计算设备与计算单元 84
4.2.2 存储空间的分配与维护 85
4.2.3 浅拷贝与写操作检测 88
4.2.4 底层接口扩展 89
4.2.5 类型转换与求值 91
4.2.6 数据接口规范 92
4.3 标量 92
4.3.1 类模板的声明 93
4.3.2 基于CPU的特化版本 94
4.3.3 标量的主体类型 95
4.4 矩阵 96
4.4.1 Matrix类模板 96
4.4.2 特殊矩阵：平凡矩阵、全零矩阵与独热向量 101
4.4.3 引入新的矩阵类 104
4.5 列表 105
4.5.1 Batch模板 105
4.5.2 Array模板 108
4.5.3 重复与Duplicate模板 113
4.6 小结 116
4.7 练习 116
第5章 运算与表达式模板 119
5.1 表达式模板简介 119
5.2 MetaNN运算模板的设计思想 122
5.2.1 Add模板的问题 122
5.2.2 运算模板的行为分析 122
5.3 运算分类 124
5.4 辅助模板 125
5.4.1 辅助类模板OperElementType_/OperDeviceType_ 125
5.4.2 辅助类模板OperXXX_ 126
5.4.3 辅助类模板OperCateCal 126
5.4.4 辅助类模板OperOrganizer 128
5.4.5 辅助类模板OperSeq 130
5.5 运算模板的框架 131
5.5.1 运算模板的类别标签 131
5.5.2 UnaryOp的定义 132
5.6 运算实现示例 133
5.6.1 Sigmoid运算 133
5.6.2 Add运算 136
5.6.3 转置运算 139
5.6.4 折叠运算 141
5.7 MetaNN已支持的运算列表 141
5.7.1 一元运算 141
5.7.2 二元运算 142
5.7.3 三元运算 144
5.8 运算的折衷与局限性 144
5.8.1 运算的折衷 144
5.8.2 运算的局限性 145
5.9 小结 146
5.10 练习 146
第6章 基本层 148
6.1 层的设计理念 148
6.1.1 层的介绍 148
6.1.2 层对象的构造 150
6.1.3 参数矩阵的初始化与加载 151
6.1.4 正向传播 152
6.1.5 存储中间结果 154
6.1.6 反向传播 154
6.1.7 参数矩阵的更新 155
6.1.8 参数矩阵的获取 155
6.1.9 层的中性检测 156
6.2 层的辅助逻辑 156
6.2.1 初始化模块 156
6.2.2 DynamicData类模板 161
6.2.3 层的常用policy对象 166
6.2.4 InjectPolicy元函数 168
6.2.5 通用I/O结构 168
6.2.6 通用操作函数 169
6.3 层的具体实现 170
6.3.1 AddLayer 170
6.3.2 ElementMulLayer 172
6.3.3 BiasLayer 176
6.4 MetaNN已实现的基本层 181
6.5 小结 183
6.6 练习 184
第7章 复合层与循环层 185
7.1 复合层的接口与设计理念 186
7.1.1 基本结构 186
7.1.2 结构描述语法 187
7.1.3 policy的继承关系 188
7.1.4 policy的修正 189
7.1.5 复合层的构造函数 190
7.1.6 一个完整的复合层构造示例 190
7.2 policy继承与修正逻辑的实现 191
7.2.1 policy继承逻辑的实现 191
7.2.2 policy修正逻辑的实现 194
7.3 ComposeTopology的实现 195
7.3.1 功能介绍 195
7.3.2 拓扑排序算法介绍 195
7.3.3 ComposeTopology包含的主要步骤 196
7.3.4 结构描述子句与其划分 196
7.3.5 结构合法性检查 198
7.3.6 拓扑排序的实现 200
7.3.7 子层实例化元函数 203
7.4 ComposeKernel的实现 207
7.4.1 类模板的声明 208
7.4.2 子层对象管理 208
7.4.3 参数获取、梯度收集与中性检测 211
7.4.4 参数初始化与加载 212
7.4.5 正向传播 214
7.4.6 反向传播 221
7.5 复合层实现示例 221
7.6 循环层 222
7.6.1 GruStep 222
7.6.2 构建RecurrentLayer类模板 224
7.6.3 RecurrentLayer的使用 230
7.7 小结 230
7.8 练习 230
第8章 求值与优化 233
8.1 MetaNN的求值模型 234
8.1.1 运算的层次结构 234
8.1.2 求值子系统的模块划分 235
8.2 基本求值逻辑 242
8.2.1 主体类型的求值接口 242
8.2.2 非主体基本数据类型的求值 243
8.2.3 运算模板的求值 245
8.2.4 DyanmicData与求值 248
8.3 求值过程的优化 249
8.3.1 避免重复计算 249
8.3.2 同类计算合并 250
8.3.3 多运算协同优化 251
8.4 小结 258
8.5 练习 259
后记—方家休见笑，吾道本艰难 260
· · · · · · (收起)
读后感
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用户评价
这本书的封面设计就很吸引人，那种深邃的蓝色和闪烁的银色字体，立刻让人联想到编程的无限可能。我拿到这本书的时候，首先被它的厚度震撼了，这可不是那种走马观花、浅尝辄止的入门读物。它更像是一本武林秘籍，需要静下心来，一招一式地去体会其中的精妙。我本来以为自己对C++已经有了一定的理解，但翻开目录，看到那些关于类型推导、SFINAE、宏技巧的章节时，我才意识到自己过去的理解是多么肤浅。作者的行文风格非常扎实，没有过多花哨的辞藻，而是用最严谨的逻辑和最直观的例子来阐述复杂的概念。尤其是一些关于编译期计算的讲解，简直是拨云见日，让我茅塞顿开。这本书的价值不在于让你“学会”C++，而在于让你“理解”C++的底层机制，让你从一个使用者的角度，升华到设计者的境界。读完之后，我感觉自己看代码的视角都变了，不再仅仅关注运行时的逻辑，还会去思考编译器是如何在编译阶段为我做这些工作的。这本书绝对是为那些渴望精进技艺的资深开发者准备的“硬菜”。
评分拿到这本书之前，我对模板元编程（TMP）的印象还停留在“能用就行”的阶段，知道它能实现一些泛型编程，但总觉得它神秘莫测，晦涩难懂。然而，这本书彻底颠覆了我的认知。它不是那种只罗列代码片段的参考手册，而是一本系统性的教程。作者非常有心地将复杂的元编程概念分解成一个个可以消化的模块，循序渐进地引导读者深入。特别是作者对于如何构建复杂的类型级算法的讲解，简直是一场思维的盛宴。我记得有一个章节详细讲解了如何用模板实现一个简单的递归函数在编译期执行，那种将运行时逻辑“翻译”到编译期类型的过程，让我感到无比的震撼。这本书的排版也很友好，代码示例清晰，注释到位，即使遇到难以理解的地方，多看几遍示例代码，也能体会到其中的设计思想。对于想要摆脱模板“黑魔法”印象，真正掌握其精髓的工程师来说，这本书无疑是灯塔般的存在。
评分阅读《C++模板元编程实战》的过程，与其说是学习，不如说是一场智力上的探险。它不像教科书那样循规蹈矩，而是更像一个经验丰富的前辈带着你，一步步深入到C++语言最深层的魔法领域。我特别喜欢其中穿插的一些历史背景和设计决策的讨论，这让我明白了为什么某些特性会以现在这种略显复杂的形式存在于标准中。这种“知其所以然”的理解，远比单纯记住语法要宝贵得多。对于那些希望在C++领域达到专家级别的人来说，这本书是绕不过去的坎。它要求你付出时间、耐心和专注，但回报是巨大的——你将获得一种全新的编程思维方式，能够构建出以前认为不可能实现的高效、安全的抽象层。这本书的价值在于，它提供了一套完整的工具箱，让你能够从根本上重塑你对C++的理解和运用。
评分这本书的内容深度绝对是行业顶尖水平。我对比了好几本市面上关于泛型编程的书籍，很少有能像它这样，对类型系统进行如此深入细致的剖析。特别是关于`constexpr`和编译期反射（虽然标准还没完全支持，但书中探讨了现有方案的局限性）的章节，展现了作者对C++未来发展方向的深刻洞察。它不仅仅是教你怎么写代码，更是在培养你的“元思维”——如何跳出传统的函数调用模型，用类型本身去承载计算和逻辑。我记得在讲到类型列表（Type Lists）的处理时，作者引入了一种非常巧妙的结构，将原本复杂的迭代操作变得非常直观和函数式。这对于我理解函数式编程范式在C++中的应用，起到了至关重要的作用。这本书更像是一本思想导论，指导我们如何用更抽象、更强大的工具去解决问题，而不是被语言特性所束缚。
评分坦率地说，这本书的阅读门槛并不低，它要求读者对C++标准库和面向对象设计有扎实的基础。我尝试着快速浏览了几页，发现如果不去细细推敲每一个模板特化和递归调用的细节，很容易就跟不上了。但正是这种挑战性，让我倍感充实。我最欣赏的是书中对“可读性与性能”之间平衡的探讨。元编程确实能带来极致的性能优化，但往往以牺牲代码可读性为代价。作者并未回避这个问题，而是给出了在实际项目中如何优雅地使用这些高级技术的策略和建议。这使得这本书不仅仅停留在理论层面，而是具有极强的实战指导意义。我感觉自己像是在听一位经验丰富的架构师分享他多年来踩过的“坑”和总结的“宝典”。读完这本，我信心大增，感觉自己对C++的掌控力又上了一个台阶，尤其是在处理那些对内存和执行效率要求极高的场景时，这本书提供的思路是无价的。
评分内容很对胃口，对C++要求略高。
评分内容很对胃口，对C++要求略高。
评分内容很对胃口，对C++要求略高。
评分内容很对胃口，对C++要求略高。
评分内容很对胃口，对C++要求略高。
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