Лисп стилендәге C ++ шаблон мета программалаштыру

Компилэр тылсымының төрле төре: Lisp-Style C ++ шаблон метапрограммалаштыру

Программаны эшләүнең киң пейзажында C ++ чимал көче һәм эшләнеше белән дан тота. Шулай да, аның катлаулы компиляция процессы чит ил кебек тоелган парадигма ята: шаблон метапрограммалаштыру (TMP). Логик экстремизмга алынганда, C ++ TMP функциональ программалаштыру теленә охшый башлый, компиляция вакытында тулысынча башкарыла. Лиспка охшашлыклар, иң борыңгы һәм иң тәэсирле программалаштыру телләренең берсе, сокландыргыч һәм тирән. Бу алым эшләүчеләргә катлаулы исәпләүләрне һәм логиканы эш вакытыннан компиляциягә кадәр йөкләргә мөмкинлек бирә, югары эффектив һәм тип-куркынычсыз код булдыра. Лисп стилендәге бу алымны аңлау яңа абстракция дәрәҗәсен ачу өчен ачкыч, нык, модульле бизнес системаларын архитектура ясаганда без Мевайзда бик кадерләгән принцип.

C ++ эчендә очраклы программалаштыру теле

C ++ шаблоннары башта "тип исемлеге" яки "исемлек <стринг" булдыру кебек гади типны алыштыру өчен эшләнгән. Ләкин, C ++ стандарты, гомумиләштерүгә омтылып, очраклы рәвештә Тюринг-тулы суб-тел булдырды. Димәк, теоретик яктан, программа белән башкарыла торган теләсә нинди исәпләү шаблон инстанция процессы вакытында C ++ компиляциясе белән дә башкарылырга мөмкин. Бу мөмкинлекне ачу шаблон метапрограммалашуның барлыкка килүенә китерде. Шаблон специализациясе, рекурсия һәм шаблон параметрларын кулланып, сезнең кушымтагызны төзегәндә компиляр башкарган программалар язып була. Бу компил-вакыт "тел" традицион мәгънәдә үзгәрүчәннәргә ия түгел; аның торышы шаблон параметрларында гәүдәләнде, һәм аның контроль структуралары рекурсиягә һәм шартлы компиляциягә нигезләнгән.

Функциональ, Лиспка охшаган Акылны кабул итү

Шаблон метапрограммаларын эффектив язу өчен, Lisp программисты кебек функциональ программалаштыру фикерен кабул итәргә кирәк. Классик мәгънәдә үзгәртелмәгән хәл яки цикллар юк. Киресенчә, барысы да рекурсия һәм төрләрне манипуляцияләү һәм вакыт-вакыт константалары ярдәмендә ирешелә. Гади мисалны карап чыгыйк: факторны исәпләү. Лиспта сез рекурсив функция куллана аласыз. C ++ TMPда алым искиткеч охшаш, ләкин ул төрләр һәм кыйммәтләр белән эшли.

• үзгәртелмәгән мәгълүматлар: Лисптагы кебек, ТМПтагы мәгълүматлар үзгәрмәс. Шаблон параметры куелгач, аны үзгәртеп булмый; сез төрле параметрлар белән яңа "инстанцияләр" булдыра аласыз.
• Итерация буларак рекурсия: "for" яки "while" цикллары булмаганлыктан, рекурсия - операцияләрне кабатлау өчен төп механизм. Шаблон үзен яңартылган параметрлар белән чакыра, төп очрак (шаблон специализациясе аша).
• Кыйммәтләр генә түгел, төрләр белән идарә итү: ТМПның иң көчле ягы - аның төрләр белән исәпләү сәләте. Сез тип исемлекләр төзи аласыз, тип үзенчәлекләрен тикшерә аласыз, шартларга нигезләнеп төрләрне сайлый аласыз, көчле гомуми программалаштыру техникасын булдырып.

Бу парадигма башкача фикер йөртү ысулын мәҗбүр итә, декларатив логиканы императив адымнардан өстен куя, тагын да ныграк һәм хаталарга чыдам код китерә.

"Шаблон метапрограммалаштыру - асылда C ++ эчендә урнаштырылган функциональ тел. Бу көчле корал, ләкин ул программалар турында башкача уйлау таләп итә - ешрак абстракт һәм математик ысул." - C ++ стандартлар комитеты әгъзасы

Модуль системасында практик кушымталар

Фактораль мисал академик булса да, Лисп стилендәге ТМПның реаль көче практик кушымталарда балкып тора, алар нуль-эш вакыты өстендәге абстракцияләрдән файда күрәләр. Мисал өчен, ул билгеле бер төргә хас булган оптимальләштерелгән мәгълүмат структураларын булдыру өчен, компиляция вакытында катлаулы конфигурацияләрне раслау өчен, яисә Сәясәткә нигезләнгән Дизайн кебек катлаулы дизайн үрнәкләрен куллану өчен кулланылырга мөмкин. Мевайз кебек платформа контекстында, ул модульле бизнес ОС булырга омтыла, бу техника бәяләп бетергесез. Алар безгә искиткеч сыгылучан һәм гаҗәеп эффектив төп компонентлар төзергә рөхсәт итәләр. Модульнең API TMP ярдәмендә эшлекле кагыйдәләрне һәм мәгълүмат мөнәсәбәтләрен төр дәрәҗәсендә куллану өчен эшләнергә мөмкин, программа урнаштырылганчы ук потенциаль дөрес булмаган конфигурацияләрне тотып. Бу компиляция куркынычсызлыгы бизнеска бәйле булган ышанычлы, масштаблы системалар төзү өчен бик мөһим.

"constexpr"

Иртә C ++ TMP еш кына аның критик синтаксисы һәм әкрен туплау вакыты өчен тәнкыйтьләнде. Моны танып, C ++ стандартлар комитеты уйлап табучыларга уңайлы компиляция үзенчәлекләрен кертте, аеруча "constexpr" һәм күптән түгел "consteval". Бу үзенчәлекләр күп санлы исәпләүләргә мөмкинлек бирә, кайчандыр катлаулы шаблон хәйләләрен компиляция вакытында башкаручы таныш, императив C ++ синтаксисы ярдәмендә язарга кирәк. Ләкин, Lisp стилендәге TMP алымы типтагы исәпләүләр һәм шаблон инстанция процессына иң төп контроль таләп иткән сценарийлар өчен актуаль булып кала. Хәзерге C ++ эшкәртүчесе хәзерге вакытта традицион TMP-дан "constexpr" функцияләренә кадәр корал спектрына ия, аларга эш өчен кирәкле коралны сайларга һәм чистарак, сакланырлык метапрограммалар язарга мөмкинлек бирә.

Еш бирелә торган сораулар

Компилэр тылсымының төрле төре: Lisp-Style C ++ шаблон метапрограммалаштыру

Программаны эшләүнең киң пейзажында C ++ чимал көче һәм эшләнеше белән дан тота. Шулай да, аның катлаулы компиляция процессы чит ил кебек тоелган парадигма ята: шаблон метапрограммалаштыру (TMP). Логик экстремизмга алынганда, C ++ TMP функциональ программалаштыру теленә охшый башлый, компиляция вакытында тулысынча башкарыла. Лиспка охшашлыклар, иң борыңгы һәм иң тәэсирле программалаштыру телләренең берсе, сокландыргыч һәм тирән. Бу алым эшләүчеләргә катлаулы исәпләүләрне һәм логиканы эш вакытыннан компиляциягә кадәр йөкләргә мөмкинлек бирә, югары эффектив һәм тип-куркынычсыз код булдыра. Лисп стилендәге бу алымны аңлау яңа абстракция дәрәҗәсен ачу өчен ачкыч, нык, модульле бизнес системаларын архитектура ясаганда без Мевайзда бик кадерләгән принцип.

C ++ эчендә очраклы программалаштыру теле

C ++ шаблоннары башта "Тизлек" яки "Исемлек" булдыру кебек гади типны алыштыру өчен эшләнгән. Ләкин, C ++ стандарты, гомумиләштерүгә омтылып, очраклы рәвештә Тюринг-тулы суб-тел булдырды. Димәк, теоретик яктан, программа белән башкарыла торган теләсә нинди исәпләү шаблон инстанция процессы вакытында C ++ компиляциясе белән дә башкарылырга мөмкин. Бу мөмкинлекне ачу шаблон метапрограммалашуның барлыкка килүенә китерде. Шаблон специализациясе, рекурсия һәм шаблон параметрларын кулланып, сезнең кушымтагызны төзегәндә компиляр башкарган программалар язып була. Бу компил-вакыт "тел" традицион мәгънәдә үзгәрүчәннәргә ия түгел; аның торышы шаблон параметрларында гәүдәләнде, һәм аның контроль структуралары рекурсиягә һәм шартлы компиляциягә нигезләнгән.

Функциональ, Лиспка охшаган Акылны кабул итү

Шаблон метапрограммаларын эффектив язу өчен, Lisp программисты кебек функциональ программалаштыру фикерен кабул итәргә кирәк. Классик мәгънәдә үзгәртелмәгән хәл яки цикллар юк. Киресенчә, барысы да рекурсия һәм төрләрне манипуляцияләү һәм вакыт-вакыт константалары ярдәмендә ирешелә. Гади мисалны карап чыгыйк: факторны исәпләү. Лиспта сез рекурсив функция куллана аласыз. C ++ TMPда алым искиткеч охшаш, ләкин ул төрләр һәм кыйммәтләр белән эшли.

Модуль системасында практик кушымталар

Фактораль мисал академик булса да, Лисп стилендәге ТМПның реаль көче практик кушымталарда балкып тора, алар нуль-эш вакыты өстендәге абстракцияләрдән файда күрәләр. Мисал өчен, ул билгеле бер төргә хас булган оптимальләштерелгән мәгълүмат структураларын булдыру өчен, компиляция вакытында катлаулы конфигурацияләрне раслау өчен, яисә Сәясәткә нигезләнгән Дизайн кебек катлаулы дизайн үрнәкләрен куллану өчен кулланылырга мөмкин. Мевайз кебек платформа контекстында, ул модульле бизнес ОС булырга омтыла, бу техника бәяләп бетергесез. Алар безгә искиткеч сыгылучан һәм гаҗәеп эффектив төп компонентлар төзергә рөхсәт итәләр. Модульнең API TMP ярдәмендә эшлекле кагыйдәләрне һәм мәгълүмат мөнәсәбәтләрен төр дәрәҗәсендә куллану өчен эшләнергә мөмкин, программа урнаштырылганчы ук потенциаль дөрес булмаган конфигурацияләрне тотып. Бу компиляция куркынычсызлыгы бизнеска бәйле булган ышанычлы, масштаблы системалар төзү өчен бик мөһим.

эволюция һәм киләчәк "constexpr"

Иртә C ++ TMP еш кына аның критик синтаксисы һәм әкрен туплау вакыты өчен тәнкыйтьләнде. Моны танып, C ++ стандартлар комитеты уйлап табучыларга уңайлы компиляция үзенчәлекләрен кертте, аеруча "constexpr" һәм күптән түгел "consteval". Бу үзенчәлекләр күп санлы исәпләүләргә мөмкинлек бирә, кайчандыр катлаулы шаблон хәйләләрен компиляция вакытында башкаручы таныш, императив C ++ синтаксисы ярдәмендә язарга кирәк. Ләкин, Lisp стилендәге TMP алымы типтагы исәпләүләр һәм шаблон инстанция процессына иң төп контроль таләп иткән сценарийлар өчен актуаль булып кала. Хәзерге C ++ эшкәртүчесе хәзерге вакытта традицион TMP-дан "constexpr" функцияләренә кадәр корал спектрына ия, аларга эш өчен кирәкле коралны сайларга һәм чистарак, сакланырлык метапрограммалар язарга мөмкинлек бирә.