Lisp-style C++ template meta programming

He ʻano ʻokoʻa o ka Compiler Magic: Lisp-Style C++ Template Metaprogramming

Ma ka ʻāina ākea o ka hoʻomohala ʻana i nā polokalamu, kaulana ʻo C++ no kona mana a me kāna hana. Eia nō naʻe, ua hoʻopaʻa ʻia i loko o kāna kaʻina hana hoʻopili paʻakikī e waiho ana i kahi paradigm e manaʻo ʻole he malihini: template metaprogramming (TMP). Ke lawe ʻia ʻo C++ TMP e like me kahi ʻōlelo hoʻolālā hana i kona pono ponoʻī, kahi e hoʻokō holoʻokoʻa i ka manawa hoʻonohonoho. ʻO nā mea like me Lisp, kekahi o nā ʻōlelo hoʻolālā kahiko a koʻikoʻi, he mea kupanaha a hohonu. ʻO kēia ala e hiki ai i nā mea hoʻomohala ke hoʻokuʻu i nā helu paʻakikī a me nā loina mai ka wā holo a hiki i ka manawa hoʻohui, e hana ana i ka code maikaʻi loa a me ke ʻano palekana. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i kēia ala Lisp-style he kī ia i ka wehe ʻana i kahi pae hou o ka abstraction, kahi loina a mākou e mahalo nui ai ma Mewayz i ka wā e kūkulu ana i nā ʻōnaehana ʻoihana paʻa.

ʻO ka ʻōlelo hoʻopolokalamu pōʻino i loko o C++

Ua hoʻolālā mua ʻia nā mamana C++ no ka hoʻololi ʻana i ke ʻano maʻalahi, e like me ka hana ʻana i `List` a i ʻole `List`. Eia nō naʻe, ʻo ka maʻamau C ++, i kāna ʻimi ʻana i ka laulā, ua hana ʻole ʻia kahi ʻōlelo ʻōlelo Turing-complete sub-language. ʻO ia hoʻi, ma ke ʻano, hiki ke hana ʻia kekahi helu helu i hiki ke hana ʻia e kahi papahana e ka C++ compiler i ka wā o ke kaʻina hana instantiation template. ʻO ka loaʻa ʻana o kēia hiki ke alakaʻi i ka hānau ʻana o ka metaprogramming template. Ua ʻike ʻia ma ka hoʻohana ʻana i ka hoʻohana ʻana i ka hana kūikawā, recursion, a me nā ʻāpana template, hiki i kekahi ke kākau i nā papahana a ka mea hoʻopili e hoʻokō ai i ke kūkulu ʻana i kāu noi. ʻAʻohe mea hoʻololi i ka manaʻo kuʻuna o kēia "ʻōlelo" hōʻuluʻulu manawa; Ua ho'okomo 'ia kona moku'āina i loko o nā palena ho'ohālike pono'ī, a ua ho'okumu 'ia kona mau hale ho'omalu i ka ho'iho'i hou 'ana a me ka hō'ulu'ulu kūlana.

Hoʻopaʻa ʻia i kahi noʻonoʻo hana, like me Lisp

No ke kākau maikaʻi ʻana i nā metaprograms template, pono e hoʻohana kekahi i ka noʻonoʻo hoʻolālā hana, e like me ka mea papahana Lisp. ʻAʻohe kūlana hoʻololi a i ʻole nā ​​puka lou ma ke ʻano maʻamau. Akā, loaʻa nā mea āpau ma o ka recursion a me ka manipulation o nā ʻano a me ka hoʻohui ʻana i ka manawa mau. E noʻonoʻo i kahi laʻana maʻalahi: ka helu ʻana i kahi factorial. Ma Lisp, hiki iā ʻoe ke hoʻohana i kahi hana recursive. I loko o C++ TMP, ʻano like ke ʻano, akā hana me nā ʻano a me nā waiwai.

• ʻIkepili Immutable: E like me Lisp, hiki ke hoʻololi i ka ʻikepili ma TMP. Ke hoʻonohonoho ʻia kahi ʻāpana template, ʻaʻole hiki ke hoʻololi ʻia; hiki iā ʻoe ke hana i nā "instances" hou me nā ʻāpana like ʻole.
• Recursion as Iteration: No ka mea, ʻaʻohe puka `for` a i ʻole `while`, ʻo ka recursion ke kumu mua no ka hana hou ʻana. Kāhea ʻia kekahi laʻana me nā ʻāpana hou a hiki i ka loaʻa ʻana o kahi hihia kumu (ma o ka hoʻolalelale kūikawā).
• Manipulating Types, Not Just Values: ʻO ka ʻaoʻao ikaika loa o TMP ʻo ia kona hiki ke helu me nā ʻano. Hiki iā ʻoe ke hana i nā papa inoa ʻano, nānā i nā waiwai ʻano, a koho i nā ʻano ma muli o nā kūlana, e hiki ai i nā ʻenehana hoʻolālā maʻamau.

Ke hoʻoikaika nei kēia paradigm i kahi ʻano noʻonoʻo ʻē aʻe, ʻo ia ka mea e hoʻomua i ka loina declarative ma mua o nā ʻanuʻu koʻikoʻi, e alakaʻi ana i ke code ʻoi aku ka paʻa a me ka pale hewa.

"ʻO ka template metaprogramming kahi ʻōlelo hana i hoʻokomo ʻia i loko o C ++. He mea hana ikaika ia, akā pono ia e noʻonoʻo e pili ana i nā papahana ma kahi ʻano ʻē aʻe - kahi ala i ʻoi aku ka abstract a me ka makemakika." — He lala komite C++ Standards

Nā noi maʻamau i loko o kahi ʻōnaehana Modular

ʻOiai ʻo ka laʻana factorial ka mea hoʻonaʻauao, ʻālohilohi ka mana maoli o Lisp-style TMP i nā noi kūpono e pōmaikaʻi mai nā abstractions zero-runtime-overhead. No ka laʻana, hiki ke hoʻohana ʻia no ka hoʻomohala ʻana i nā hoʻolālā ʻikepili i hoʻopaʻa ʻia e pili ana i kahi ʻano i hāʻawi ʻia, e hōʻoia i nā hoʻonohonoho paʻakikī i ka manawa hoʻohui, a i ʻole e hoʻokō i nā kumu hoʻolālā maʻalahi e like me Policy-Based Design. I loko o ka pōʻaiapili o kahi paepae e like me Mewayz, ka mea i manaʻo e lilo i ʻoihana ʻoihana modular, he waiwai nui kēia mau ʻenehana. Hāʻawi lākou iā mākou e kūkulu i nā ʻāpana koʻikoʻi i hiki ke maʻalahi a maikaʻi loa. Hiki ke hoʻolālā ʻia ka API o kahi module me ka hoʻohana ʻana i ka TMP e hoʻokō i nā lula ʻoihana a me nā pilina ʻikepili ma ka pae ʻano, e hopu ana i nā kuhi hewa ʻole ma mua o ka hoʻokau ʻia ʻana o ka polokalamu. He mea koʻikoʻi kēia palekana manawa hoʻohui no ke kūkulu ʻana i nā ʻōnaehana hilinaʻi a hiki ke hoʻonui ʻia i hilinaʻi ʻia e nā ʻoihana.

Ka Evolution and Future me `constexpr`

Ua ʻāhewa pinepine ʻia ʻo C++ TMP no kāna syntax cryptic a me ka lohi o ka hoʻopili ʻana. No ka hoʻomaopopo ʻana i kēia, ua hoʻolauna ke kōmike maʻamau C++ i nā hiʻohiʻona manawa hoʻomohala ʻoluʻolu, ʻoi aku ka nui o ka 'constexpr' a, i kēia manawa, ʻo 'consteval'. Hāʻawi kēia mau hiʻohiʻona i nā helu helu he nui i koi ʻia i nā hana hoʻopunipuni paʻakikī e kākau ʻia me ka hoʻohana ʻana i ka syntax C++ koʻikoʻi e hoʻokō ʻia i ka manawa hōʻuluʻulu. Eia nō naʻe, pili mau ke ʻano TMP kaila Lisp no ka helu ʻana i ke ʻano a me nā hiʻohiʻona e koi ana i ka mana koʻikoʻi ma luna o ke kaʻina hana instantiation template. I kēia manawa, loaʻa i ka mea hoʻomohala C++ i kēia manawa ke ʻano o nā mea hana, mai ka TMP kuʻuna a hiki i nā hana `constexpr`, e ʻae iā lākou e koho i ka hāmeʻa kūpono no ka hana a kākau i nā metaprograms maʻemaʻe a mālama ʻia.