Question

我听说D语言具有强大的元编程功能，可以在编译时执行函数。这听起来非常令人兴奋，但我发现很难想到没有它们很难实现的实际例子。

任何人都可以提供一些D的元编程功能非常方便的情况吗？

Answer 1

如果你想要如何使用D的元编程设备（CTFE，或编译时间函数评估，只是其中之一，甚至不是最重要的一个）的实际例子，那么D2标准库Phobos就是最好的选择。大部分代码都是由Andrei Alexandrescu编写的，他在C ++中发明了许多模板元编程技术，现在正在与Walter Bright合作设计和实现D。

要查看的最佳模块是std.range和std.algorithm。它们几乎完全由模板组成，由Andrei设计，并且考虑到它们使用的元编程的数量，它们具有令人惊讶的可读性。我为这两个模块做出了重大贡献，并且在我开始学习时阅读的代码基本上就是我学到的。

所有代码都是根据（非常宽松的）Boost许可证授权的，并且可以在dsource.org上的Phobos Trac网站上viewed directly from your browser获得许可。

为了给你一个你所看到的路线图，D的元编程设施基本上分为4类：

模板，它们基本上类似于C ++模板，但增加了一些功能，例如static if，static assert，可变参数模板和约束，它们基本上都像概念但更简单。
编译时间反映/内省。这包括内置is()表达式和__traits，以及标准库模块std.traits。
<强>混入即可。这些允许您获取模板（模板mixins）或编译时字符串（string mixins）并将其评估为当前范围中的代码。 String mixins可以被认为有点像eval语句，除了在编译时而不是在运行时将字符串计算为代码。
编译时间函数评估或 CTFE ，它允许在编译时评估满足特定条件的函数。 CTFE的一个重要用途是，结合字符串mixins，您可以在编译时将代码生成为字符串，然后将其作为mixin语句出现的范围内的代码进行评估。有关此示例，请参阅std.range.Lockstep和std.range.OutputRangeObject，我最近检查了Phobos的SVN版本。

Answer 2

编译时函数执行的一个非常酷的实际用法是在编译时生成代码，可能来自配置文件或脚本。

这是一个在编译时处理文件的简单示例。

<强> main.d

string make_ints(string s)
{
    string ret = "";
    foreach (varname; split(s))
        ret ~= "int " ~ varname ~ "; ";
    return ret;
}

void main()
{
    mixin(make_ints(import("script")));
    foo = 1;
    bar = 2;
    xyz = 3;
}

<强>脚本

foo bar xyz

在编译时，将读取文件“script”，在空格处拆分，然后make_ints将int foo; int bar; int xyz;直接返回到D代码中，准备好使用这些变量。

虽然这是一个无用的示例，但您可以很容易地看到如何使用它来从配置文件中读取值（可能是缓存大小的值，或类似的值）。游戏可以利用它来从脚本生成原始D代码，这对性能很有帮助（通常游戏使用解释代码进行脚本编写，并且在性能方面受到影响）。

您也可以将其用于自动性能调整。假设您有一些常量X，可以通过各种方式调整以影响性能，但您不知道X的哪个值会为您提供最佳性能。您可以将X放在一个文件中，在编译时读取它以供使用，在运行时尝试一些其他值并将最好的值放回到文件中。这样，您可以逐步提高性能而无需手动执行任何操作。

Answer 3

我不太熟悉元编程的目的。以下是我对D中的三个主要结构的看法。

编译时间功能评估是关于性能的。使编译器尽可能多地工作，以便在程序实际运行后完成更少的工作。
- 就像构建素数缓存一样，如果你的程序经常使用它们。
模板是关于消除算法重复。它不仅仅是通用编程，而且由于D具有CTFE，因此在与C ++相同的情况下不需要它。
Mixins 是关于能够在编译时生成添加到程序中的代码。它依赖于模板和CTFE之类的东西，但仍然是其他人无法提供的重要部分。

Answer 4

我所知道的最实际有趣的用途是a library I wrote *，用于使用类型检查器来强制执行单位安全（即禁止添加距离到时间并在添加米时提供正确的转换英尺）。在C ++中也可以这样做，但在编译时在D中执行它比在运行时执行它要困难得多。

*对无耻的插件感到抱歉。

可以使用D的模板的示例

4 个答案: