模板元編程(Template Metaprogramming, TMP)是一種編程技術，它利用C++模板的特性在編譯期進行計算和處理。這種技術與普通的運行期程式不同，因為它的執行完全發生在編譯時。在模板元編程中，操縱的數據必須是編譯期常量，且不可修改。使用的語法元素相對有限，不能包括如if-else、for和while等運行期的語句。
C++模板最初設計用於實現泛型編程，但後來發現它具有更強大的元編程能力。C++模板被認為是圖靈完備的，意味著它可以模擬圖靈機，理論上可以執行任何計算任務。然而，由於模板元編程是編譯期計算，其能力受到具體編譯器實現的限制。
模板元編程的基礎包括模板和模板特化。模板是一種通用的代碼模式，可以根據參數類型進行實例化，而模板特化是為某些特定的參數類型提供專門的實現。在模板元編程中，模板參數可以是常量表達式，並且可以在編譯時進行計算。例如，可以編寫一個模板函式來計算斐波那契數列，使用遞歸方式計算並在編譯時生成高效的代碼。
模板元編程的套用包括但不限於編譯期數值計算、類型計算和代碼計算（如循環展開）。類型計算和代碼計算可以使代碼更加通用、易用且性能更好，儘管它們也可能更難閱讀、調試，有時還會導致代碼膨脹。