C++中的元编程（Template Metaprogramming）是一种利用模板机制在编译时进行计算的技术。这种技术使得开发者可以在编译期间执行一些计算任务，而不是在运行时执行，从而可以提高程序的效率并实现一些高级功能。元编程被称为“编译时计算的魔法”，因为它让程序在编译阶段做出了很多传统上只能在运行时完成的事情。下面是一些C++元编程的核心概念和技术：

1. 模板递归

C++模板元编程的一个基本范式是递归，类似于函数式编程中的递归调用。通过类模板和递归偏特化，可以在编译时进行许多计算。下面是一个简单的例子，它展示了如何计算编译时的阶乘：

template<int N>  
struct Factorial {  
    static const int value = N * Factorial<N - 1>::value;  
};  
// 特化终止条件  
template<>  
struct Factorial<0> {  
    static const int value = 1;  
};  
// 使用  
int main() {  
    constexpr int result = Factorial<5>::value; // 120  
    return 0;  
}  

2. 类型变换

元编程不仅限于数值计算，还可以用于类型变换和检测。例如，你可以使用std::enable_if、std::is_same、std::integral_constant等工具进行各种类型上的操作，构建条件编译逻辑。

#include <type_traits>  
template<typename T>  
typename std::enable_if<std::is_integral<T>::value, bool>::type  
isEven(T value) {  
    return value % 2 == 0;  
}  
int main() {  
    static_assert(isEven(4), "4 should be even.");  
    return 0;  
}  

3. 常量表达式（constexpr）

C++11引入了constexpr，极大地增强了编译时计算的能力。constexpr允许函数在编译时计算结果，只要它们的输入是常量表达式。

constexpr int fibonacci(int n) {  
    return (n <= 1) ? n : fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);  
}  
int main() {  
    constexpr int result = fibonacci(10); // 55  
    return 0;  
}  

4. 模板参数包和折叠表达式

C++11引入了可变参数模板，C++17则引入了折叠表达式，使得处理不定数量的模板参数更加简洁。

template<typename... Args>  
auto sum(Args... args) {  
    return (args + ...); // C++17折叠表达式  
}  
int main() {  
    int total = sum(1, 2, 3, 4); // 10  
    return 0;  
}  

5. SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）

SFINAE是一种用于模板编程的技术，如果模板参数替换失败，不会导致编译错误，而是继续寻找其他可用的重载。这使得条件编译和选择性启用功能变得非常强大。

template<typename T>  
auto func(T t) -> decltype(t.foo(), void()) {  
    // 如果T有foo()方法，这个重载将被选中  
}  
// 无法调用foo()则不使用此重载  

元编程在C++中是一个复杂但强大的工具，可以实现很多高效、优雅的功能。掌握元编程需要深入理解C++模板及其编译行为，但它为性能和优化带来了巨大的潜力。