ሊስፕ-ቅዲ ሲ++ ቴምፕሌት ሜታ ፕሮግራሚንግ

<ኣካል>

ዝተፈላለየ ዓይነት ናይ ኣከባቢርካ ማጂክ: ሊስፕ-ስታይል ሲ++ ቴምፕሌት ሜታፕሮግራሚንግ

ኣብቲ ሰፊሕ መልክዕ ምዕባለ ሶፍትዌር፡ ሲ++ ብጥረ ሓይሉን ብቕዓቱን ዝፍለጥ እዩ። ይኹን እምበር፡ ኣብ ውሽጢ እቲ ዝተሓላለኸ መስርሕ ምጥርናፉ ተሓቢኡ ዳርጋ ባዕዳዊ ኮይኑ ዝስምዓካ ፓራዳይም ኣሎ፡ ንሱ ድማ ቴምፕሌት ሜታፕሮግራሚንግ (TMP) እዩ። ናብ ስነ-መጐታዊ ጫፍ ምስ ዝውሰድ፡ C++ TMP ብናቱ መልክዕ ንሓደ ተግባራዊ ቋንቋ ፕሮግራሚንግ ክመስል ይጅምር፡ ምሉእ ብምሉእ ኣብ ግዜ ምጥርናፍ ዝፍጸም። ምስቲ ሓደ ካብቶም ዝጸንሑን ጽልዋ ዘለዎምን ቋንቋታት ፕሮግራሚንግ ዝኾነ ሊስፕ ዘሎ ምምስሳል ኣዝዩ ዝገርምን ዓሚቝን እዩ። እዚ ኣገባብ እዚ ንደቨሎፐራት ዝተሓላለኹ ስሌታትን ሎጂክን ካብ ናይ ምዝዋር ግዜ ናብ ናይ ምጥርናፍ ግዜ ከውርዱ የኽእሎም፣ እዚ ድማ ኣዝዩ ውጽኢታውን ብዓይነት ውሑስን ኮድ ይፈጥር። ነዚ ብቅዲ ሊስፕ ዝስራሕ ኣገባብ ምርዳእ ሓድሽ ደረጃ ርጡብነት ንምኽፋት ቁልፊ እዩ፣ እዚ መትከል እዚ ኣብ መዋይዝ ድልዱልን ሞዱላርን ንግዳዊ ስርዓታት ክንሃንጽ ከለና ብዕምቆት ዋጋ እንህቦ እዩ።

ኣብ ውሽጢ ሲ++ ዘሎ ብኣጋጣሚ ዝፍጠር ቋንቋ ፕሮግራሚንግ

C++ ቅጥዕታት ኣብ መጀመርታ ንቐሊል ዓይነት ምትካእ ዝተዳለዉ እዮም፣ ከም ምፍጣር `List` ወይ `List`። ይኹን እምበር፡ ደረጃ ሲ++፡ ሓፈሻዊነት ኣብ ምድላይ፡ ብጌጋ ቱሪንግ-ምሉእ ንኡስ ቋንቋ ፈጢሩ። እዚ ማለት ብክልሰ-ሓሳብ ዝኾነ ብፕሮግራም ክፍጸም ዝኽእል ስሌት ኣብ መስርሕ ቴምፕሌት ኢንስታንቲሽን ብሲ++ ኮምፓይለር እውን ክፍጸም ይኽእል። እዚ ዓቕሚ እዚ ምርካቡ ድማ ቴምፕሌት ሜታፕሮግራሚንግ ንኽውለድ ምኽንያት ኮይኑ። ሓደ ሰብ ቴምፕሌት ስፔሻላይዜሽን፣ ሪከርሽንን ቴምፕሌት ፓራሜትርን ብምጥቃም፣ እቲ ኣከባቢርካ ኣፕሊኬሽንካ እናሃንጸ ዝፍጽሞም ፕሮግራማት ክጽሕፍ ከም ዝኽእል ተረጋጊጹ። እዚ ናይ ምጥርናፍ ግዜ "ቋንቋ" ብባህላዊ ትርጉም ተለዋዋጢ የብሉን፤ ኩነታቱ ኣብቶም ናይ ቅጥዒ መለክዒታት ባዕሎም ዝተሰነየ ኮይኑ፡ ናይ ምቁጽጻር መሓውራቱ ድማ ኣብ ምድግጋምን ኩነታዊ ምትእኽኻብን ዝተመርኮሰ እዩ።

ተግባራዊ፡ ሊስፕ ዝመስል ኣተሓሳስባ ምሕቋፍ

ናይ ቴምፕሌት ሜታፕሮግራማት ብኣድማዒ መንገዲ ንምጽሓፍ፡ ልክዕ ከም ናይ ሊስፕ ፕሮግራመር ተግባራዊ ናይ ፕሮግራሚንግ ኣተሓሳስባ ክኽተል ኣለዎ። ብክላሲካል ትርጉም ዝቕየር ኩነታት ወይ ሉፕ የለን። ኣብ ክንድኡስ ኩሉ ብተደጋጋምን ምትላል ዓይነታትን ቀወምቲ ምትእኽኻብ-ግዜን እዩ ዝረጋገጽ። ሓደ ቀሊል ኣብነት ንርአ፡ ንፋክቶርያል ምሕሳብ። ኣብ ሊስፕ፡ ተደጋጋሚ ፋንክሽን ክትጥቀም ትኽእል ኢኻ። ኣብ C++ TMP እቲ ኣገባብ ብዘደንቕ መልክዑ ተመሳሳሊ ኮይኑ፡ ምስ ዓይነታትን ክብርታትን ግን ይሰርሕ።

ዝብል ጽሑፍ ኣሎ።
• ዘይቅየር ዳታ፡ ልክዕ ከምቲ ኣብ ሊስፕ ዘሎ፡ ኣብ TMP ዘሎ ዳታ ዘይቅየር እዩ። ሓደ ናይ ቅጥዒ መለክዒ ምስ ተቐመጠ ክቕየር ኣይክእልን፤ ዝተፈላለዩ መለክዒታት ዘለዎም ሓደስቲ "ኣብነታት" ጥራይ ኢኻ ክትፈጥር እትኽእል።
• ምድግጋም ከም ምድግጋም፡ `for` ወይ `while` ሉፕ ስለዘየለዉ፡ ሪከርሽን ቀንዲ ኣገባብ ምድግጋም ስርሓት እዩ። ሓደ ቅጥዒ ክሳብ ኣብ ሓደ መሰረታዊ ጉዳይ (ብመንገዲ ስፔሻላይዜሽን ቅጥዒ) ዝበጽሕ ብዝተመሓየሹ መለክዒታት ንነብሱ ይጽውዕ።
• ክብርታት ጥራይ ዘይኮነስ ዓይነታት ምትዕጽጻፍ፦ እቲ ዝሓየለ መዳይ TMP ምስ ዓይነታት ናይ ምሕሳብ ዓቕሙ እዩ። ዝርዝር ዓይነታት ክትፈጥር ትኽእል ኢኻ፣ ባህርያት ዓይነት ክትምርምር ትኽእል ኢኻ፣ ከምኡ’ውን ኣብ ኩነታት ተመርኲስካ ዓይነታት ክትመርጽ ትኽእል ኢኻ፣ እዚ ድማ ሓያል ጀነሪክ ፕሮግራሚንግ ሜላታት የኽእል።

ዝብል ጽሑፍ ኣሎ።

እዚ ፓራዳይም እዚ ዝተፈላለየ ኣተሓሳስባ የገድድ፣ ንኣዋጅ ስነ-መጐት ኣብ ልዕሊ ግዴታዊ ስጉምትታት ቀዳምነት ዝህብ፣ ናብ ዝያዳ ድልዱልን ጌጋ ዝጻወርን ኮድ ዝመርሕ።

<ብሎክኮት> ዝብል ጽሑፍ ኣሎ። "ቴምፕሌት ሜታፕሮግራሚንግ ብመሰረቱ ኣብ ውሽጢ ሲ++ ዝተሰረተ ተግባራዊ ቋንቋ'ዩ። ሓያል መሳርሒ'ኳ እንተኾነ፡ ብዛዕባ ፕሮግራማት ብዝተፈለየ መንገዲ ምሕሳብ ይሓትት-መብዛሕትኡ ግዜ ዝያዳ ኣብስትራክትን ሒሳብን ዝኾነ መንገዲ።" — ኣባል ኮሚተ ደረጃታት C++ ዝብል ጽሑፍ ኣሎ።

ግብራዊ ኣተገባብራታት ኣብ ሞዱላር ስርዓት

እቲ ረቛሒ ኣብነት ኣካዳሚያዊ ክኸውን ከሎ፡ እቲ ሓቀኛ ሓይሊ ናይ Lisp-style TMP ኣብቶም ካብ ዜሮ-runtime-overhead abstractions ዝጥቀሙ ግብራዊ ኣፕሊኬሽናት ይደምቕ። ንኣብነት ንዝተዋህበ ዓይነት ፍሉይ ዝኾነ ኣዝዩ ዝተመቻቸወ ቅርጺ ዳታ ንምፍጣር፣ ኣብ ግዜ ምጥርናፍ ዝተሓላለኹ ውቅርታት ንምርግጋጽ ወይ ከም ፖሊሲ-መሰረት ዝገበረ ዲዛይን ዝኣመሰሉ ዝተራቐቑ ቅዲታት ዲዛይን ንምትግባር ክውዕል ይኽእል። ኣብ ትሕቲ ከም መዋይዝ ዝኣመሰለ መድረኽ፡ ሞዱላር ቢዝነስ ኦኤስ ንምዃን ዝዓለመ፡ እዞም ሜላታት ብዋጋ ዘይሽነኑ እዮም። ንኽትኣምኖ ዘጸግም ተዓጻጻፍን ፍሉይ ብቕዓት ዘለዎምን ቀንዲ ኣካላት ክንሃንጽ የኽእሉና። ናይ ሓደ ሞዱል ኤፒኣይ ብደረጃ ዓይነት ሕግታት ንግዲን ዝምድናታት ዳታን ንምትግባር TMP ተጠቒምካ ክሕንጸጽ ይኽእል፣ እዚ ድማ ቅድሚ እቲ ሶፍትዌር ምዝርጋሕ ነዊሕ እዋን ክህሉ ዝኽእል ጌጋ ውቅርታት ይሕዝ። እዚ ናይ ምጥርናፍ ግዜ ድሕነት፡ ንግዳዊ ትካላት ዝምርኮስሉ ዘተኣማምንን ምዕባይን ስርዓታት ንምህናጽ ወሳኒ እዩ።

ፍልቀትን መጻእን ምስ `constexpr`

ቀዳሞት C++ TMP መብዛሕትኡ ግዜ ብሰንኪ ምስጢራዊ ስነ-ቓላትን ምዝሕሓል ናይ ምጥርናፍ ግዜን ይንቀፍ ነይሩ። ነዚ ብምግንዛብ፡ ኮሚተ ደረጃታት ሲ++ ካብ ሽዑ ጀሚሩ ንደቨሎፐር ዝምችኡ ናይ ምጥርናፍ ግዜ ባህርያት ኣተኣታትዩ ኣሎ፡ ብፍላይ ድማ `constexpr`፡ ኣብዚ ቀረባ እዋን ድማ `consteval`። እዞም ባህርያት እዚኦም ብዙሓት ኣብ ሓደ እዋን ዝተሓላለኹ ናይ ቅጥዒ ብልሓት ዘድልዮም ዝነበሩ ስሌታት ኣብ ግዜ ምጥርናፍ ዝፍጸም ፍሉጥ፣ ግድን ዝኾነ C++ ስነ-ቓል ተጠቒሞም ክጽሓፉ የኽእሉ። ይኹን እምበር፡ እቲ ብቅዲ ሊስፕ ዝግበር ኣገባብ TMP፡ ንዓይነት መሰረት ዝገበረ ስሌታትን ኣብ ልዕሊ መስርሕ ምሳሌ ቅጥዒ (template instantiation) ኣዝዩ መሰረታዊ ቁጽጽር ዝሓትት ስናርዮታትን ኣገዳሲ ኮይኑ ይቕጽል። እቲ ዘመናዊ C++ ዲቨሎፐር ሕጂ ካብ ባህላዊ TMP ክሳብ `constexpr` ፋንክሽን ዝበጽሕ ስፔክትረም መሳርሒታት ኣለዎ፣ እዚ ድማ ነቲ ስራሕ ዝምጥን መሳርሒ ክመርጹን ዝጸረየን ዝያዳ ክዕቀቡ ዝኽእሉን ሜታፕሮግራማት ክጽሕፉን የኽእሎም።

ዝብል ጽሑፍ ኣሎ።

ብተደጋጋሚ ዝሕተቱ ሕቶታት

ዝተፈላለየ ዓይነት ናይ ኣከባቢርካ ማጂክ: ሊስፕ-ስታይል ሲ++ ቴምፕሌት ሜታፕሮግራሚንግ

ኣብቲ ሰፊሕ መልክዕ ምዕባለ ሶፍትዌር፡ ሲ++ ብጥረ ሓይሉን ብቕዓቱን ዝፍለጥ እዩ። ይኹን እምበር፡ ኣብ ውሽጢ እቲ ዝተሓላለኸ መስርሕ ምጥርናፉ ተሓቢኡ ዳርጋ ባዕዳዊ ኮይኑ ዝስምዓካ ፓራዳይም ኣሎ፡ ንሱ ድማ ቴምፕሌት ሜታፕሮግራሚንግ (TMP) እዩ። ናብ ስነ-መጐታዊ ጫፍ ምስ ዝውሰድ፡ C++ TMP ብናቱ መልክዕ ንሓደ ተግባራዊ ቋንቋ ፕሮግራሚንግ ክመስል ይጅምር፡ ምሉእ ብምሉእ ኣብ ግዜ ምጥርናፍ ዝፍጸም። ምስቲ ሓደ ካብቶም ዝጸንሑን ጽልዋ ዘለዎምን ቋንቋታት ፕሮግራሚንግ ዝኾነ ሊስፕ ዘሎ ምምስሳል ኣዝዩ ዝገርምን ዓሚቝን እዩ። እዚ ኣገባብ እዚ ንደቨሎፐራት ዝተሓላለኹ ስሌታትን ሎጂክን ካብ ናይ ምዝዋር ግዜ ናብ ናይ ምጥርናፍ ግዜ ከውርዱ የኽእሎም፣ እዚ ድማ ኣዝዩ ውጽኢታውን ብዓይነት ውሑስን ኮድ ይፈጥር። ነዚ ብቅዲ ሊስፕ ዝስራሕ ኣገባብ ምርዳእ ሓድሽ ደረጃ ርጡብነት ንምኽፋት ቁልፊ እዩ፣ እዚ መትከል እዚ ኣብ መዋይዝ ድልዱልን ሞዱላርን ንግዳዊ ስርዓታት ክንሃንጽ ከለና ብዕምቆት ዋጋ እንህቦ እዩ።

ኣብ ውሽጢ ሲ++ ዘሎ ብኣጋጣሚ ዝፍጠር ቋንቋ ፕሮግራሚንግ

C++ templates ኣብ መጀመርታ ንቐሊል ዓይነት ምትካእ ዝተዳለዉ እዮም፣ ከም ምፍጣር `List` ወይ `List`። ይኹን እምበር፡ ደረጃ ሲ++፡ ሓፈሻዊነት ኣብ ምድላይ፡ ብጌጋ ቱሪንግ-ምሉእ ንኡስ ቋንቋ ፈጢሩ። እዚ ማለት ብክልሰ-ሓሳብ ዝኾነ ብፕሮግራም ክፍጸም ዝኽእል ስሌት ኣብ መስርሕ ቴምፕሌት ኢንስታንቲሽን ብሲ++ ኮምፓይለር እውን ክፍጸም ይኽእል። እዚ ዓቕሚ እዚ ምርካቡ ድማ ቴምፕሌት ሜታፕሮግራሚንግ ንኽውለድ ምኽንያት ኮይኑ። ሓደ ሰብ ቴምፕሌት ስፔሻላይዜሽን፣ ሪከርሽንን ቴምፕሌት ፓራሜትርን ብምጥቃም፣ እቲ ኣከባቢርካ ኣፕሊኬሽንካ እናሃንጸ ዝፍጽሞም ፕሮግራማት ክጽሕፍ ከም ዝኽእል ተረጋጊጹ። እዚ ናይ ምጥርናፍ ግዜ "ቋንቋ" ብባህላዊ ትርጉም ተለዋዋጢ የብሉን፤ ኩነታቱ ኣብቶም ናይ ቅጥዒ መለክዒታት ባዕሎም ዝተሰነየ ኮይኑ፡ ናይ ምቁጽጻር መሓውራቱ ድማ ኣብ ምድግጋምን ኩነታዊ ምትእኽኻብን ዝተመርኮሰ እዩ።

ተግባራዊ፡ ሊስፕ ዝመስል ኣተሓሳስባ ምሕቋፍ

ናይ ቴምፕሌት ሜታፕሮግራማት ብኣድማዒ መንገዲ ንምጽሓፍ፡ ልክዕ ከም ናይ ሊስፕ ፕሮግራመር ተግባራዊ ናይ ፕሮግራሚንግ ኣተሓሳስባ ክኽተል ኣለዎ። ብክላሲካል ትርጉም ዝቕየር ኩነታት ወይ ሉፕ የለን። ኣብ ክንድኡስ ኩሉ ብተደጋጋምን ምትላል ዓይነታትን ቀወምቲ ምትእኽኻብ-ግዜን እዩ ዝረጋገጽ። ሓደ ቀሊል ኣብነት ንርአ፡ ንፋክቶርያል ምሕሳብ። ኣብ ሊስፕ፡ ተደጋጋሚ ፋንክሽን ክትጥቀም ትኽእል ኢኻ። ኣብ C++ TMP እቲ ኣገባብ ብዘደንቕ መልክዑ ተመሳሳሊ ኮይኑ፡ ምስ ዓይነታትን ክብርታትን ግን ይሰርሕ።

ግብራዊ ኣተገባብራታት ኣብ ሞዱላር ስርዓት

እቲ ረቛሒ ኣብነት ኣካዳሚያዊ ክኸውን ከሎ፡ እቲ ሓቀኛ ሓይሊ ናይ Lisp-style TMP ኣብቶም ካብ ዜሮ-runtime-overhead abstractions ዝጥቀሙ ግብራዊ ኣፕሊኬሽናት ይደምቕ። ንኣብነት ንዝተዋህበ ዓይነት ፍሉይ ዝኾነ ኣዝዩ ዝተመቻቸወ ቅርጺ ዳታ ንምፍጣር፣ ኣብ ግዜ ምጥርናፍ ዝተሓላለኹ ውቅርታት ንምርግጋጽ ወይ ከም ፖሊሲ-መሰረት ዝገበረ ዲዛይን ዝኣመሰሉ ዝተራቐቑ ቅዲታት ዲዛይን ንምትግባር ክውዕል ይኽእል። ኣብ ትሕቲ ከም መዋይዝ ዝኣመሰለ መድረኽ፡ ሞዱላር ቢዝነስ ኦኤስ ንምዃን ዝዓለመ፡ እዞም ሜላታት ብዋጋ ዘይሽነኑ እዮም። ንኽትኣምኖ ዘጸግም ተዓጻጻፍን ፍሉይ ብቕዓት ዘለዎምን ቀንዲ ኣካላት ክንሃንጽ የኽእሉና። ናይ ሓደ ሞዱል ኤፒኣይ ብደረጃ ዓይነት ሕግታት ንግዲን ዝምድናታት ዳታን ንምትግባር TMP ተጠቒምካ ክሕንጸጽ ይኽእል፣ እዚ ድማ ቅድሚ እቲ ሶፍትዌር ምዝርጋሕ ነዊሕ እዋን ክህሉ ዝኽእል ጌጋ ውቅርታት ይሕዝ። እዚ ናይ ምጥርናፍ ግዜ ድሕነት፡ ንግዳዊ ትካላት ዝምርኮስሉ ዘተኣማምንን ምዕባይን ስርዓታት ንምህናጽ ወሳኒ እዩ።

ፍልቀትን መጻእን ምስ `constexpr`

ቀዳሞት C++ TMP መብዛሕትኡ ግዜ ብሰንኪ ምስጢራዊ ስነ-ቓላትን ምዝሕሓል ናይ ምጥርናፍ ግዜን ይንቀፍ ነይሩ። ነዚ ብምግንዛብ፡ ኮሚተ ደረጃታት ሲ++ ካብ ሽዑ ጀሚሩ ንደቨሎፐር ዝምችኡ ናይ ምጥርናፍ ግዜ ባህርያት ኣተኣታትዩ ኣሎ፡ ብፍላይ ድማ `constexpr`፡ ኣብዚ ቀረባ እዋን ድማ `consteval`። እዞም ባህርያት እዚኦም ብዙሓት ኣብ ሓደ እዋን ዝተሓላለኹ ናይ ቅጥዒ ብልሓት ዘድልዮም ዝነበሩ ስሌታት ኣብ ግዜ ምጥርናፍ ዝፍጸም ፍሉጥ፣ ግድን ዝኾነ C++ ስነ-ቓል ተጠቒሞም ክጽሓፉ የኽእሉ። ይኹን እምበር፡ እቲ ብቅዲ ሊስፕ ዝግበር ኣገባብ TMP፡ ንዓይነት መሰረት ዝገበረ ስሌታትን ኣብ ልዕሊ መስርሕ ምሳሌ ቅጥዒ (template instantiation) ኣዝዩ መሰረታዊ ቁጽጽር ዝሓትት ስናርዮታትን ኣገዳሲ ኮይኑ ይቕጽል። እቲ ዘመናዊ C++ ዲቨሎፐር ሕጂ ካብ ባህላዊ TMP ክሳብ `constexpr` ፋንክሽን ዝበጽሕ ስፔክትረም መሳርሒታት ኣለዎ፣ እዚ ድማ ነቲ ስራሕ ዝምጥን መሳርሒ ክመርጹን ዝጸረየን ዝያዳ ክዕቀቡ ዝኽእሉን ሜታፕሮግራማት ክጽሕፉን የኽእሎም።

ዝብል ጽሑፍ ኣሎ።