templates - dlang 模板和模板化类、结构和函数之间的区别

Question

我在理解 D 中的模板时遇到了一些麻烦。

我了解 struct Foo(T) { }或类或函数的等价物，但 template Bar(T) { } 是什么？ ?它与类、结构或函数模板有何不同，我什么时候使用？

Answer 1

嗯，从技术上讲，

struct S(T)
{
    ...
}

相当于

template S(T)
{
    struct S
    {
        ...
    }
}

和

auto foo(T)(T t)
{
    ...
}

相当于

template foo(T)
{
    auto foo(T t)
    {
        ...
    }
}

只是提供了较短的语法以使常见用例的内容更简洁。 template创建代码生成模板。在使用参数实例化模板之前，该模板中的任何内容都不作为真实代码存在，并且生成的代码取决于模板参数。因此，模板的语义分析直到它被实例化才完成。

将模板作为其声明的一部分而不是显式声明模板来包装它们的结构、类和函数所发生的部分情况就是所谓的同名模板。使用模板时，其中包含与模板同名的符号的任何模板都将替换为该符号。例如

template isInt(T)
{
    enum isInt = is(T == int);
}

然后可以在表达式中使用，例如

auto foo = isInt!int;

和枚举的值 isInt.isInt用在表达式中代替模板。这种技术在模板约束的帮助模板中大量使用。例如 isInputRange在

auto foo(R)(R range)
    if(isInputRange!R)
{...}

isInputRange 被定义为同名模板，结果为 true如果给定类型是输入范围和 false除此以外。在某种程度上，它有点像拥有一个对类型进行操作的函数，尽管它也可以对值进行操作，并且结果不必是 bool .例如

template count(Args...)
{
     enum count = Args.length;
}

或者

template ArrayOf(T)
{
    alias ArrayOf = T[];
}

如果同名模板没有任何其他成员，则它们不是用户定义的类型或函数，还有一种快捷语法。例如

enum count(Args...) = Args.length;
alias ArrayOf(T) = T[];

正如我所说，同名模板有点像拥有一个对类型进行操作的函数，这就是需要对类型进行复杂操作时使用的模板。例如，使用 ArrayOf带有 std.meta.staticMap 的模板，你可以做类似的事情

alias Arrays = staticMap!(ArrayOf, int, float, byte, bool);
static assert(is(Arrays == AliasSeq!(int[], float[], byte[], bool[])));

这在模板约束(或模板约束中使用的其他同名模板)中非常有用，或者它可以与静态 foreach 之类的东西一起使用以更明确地生成代码。例如如果我想用所有字符串类型测试一些代码，我可以写类似

alias Arrays(T) = AliasSeq!(T[],
                            const(T)[],
                            const(T[]),
                            immutable(T)[],
                            immutable(T[]));

unittest
{
    import std.conv : to;
    static foreach(S; AliasSeq(Arrays!char, Arrays!wchar, Arrays!dchar))
    {{
        auto s = to!S("foo");
        ...
    }}
}

这些技术通常在元编程中大量使用。除了类型之外，它们还可以用于值，但将 CTFE 用于值通常比将它们放在 AliasSeq 中更有效。并在其上使用各种同名模板。例如，几年前，Phobos 曾经拥有同名模板 Format它用于在编译时生成字符串，类似于 std.format.format在运行时执行此操作，但一旦 CTFE 改进到 format可以在编译时使用，使用 Format 没有意义而不是 format , 因为 Format相比之下非常慢(进行大量递归模板实例化可能会很昂贵)。因此，在对类型进行操作时仍然需要使用模板元编程，但是如果您可以使用 CTFE 完成您需要做的事情，那通常会更好。

如果您正在寻找 Phobos 中的元编程工具， std.traits和 std.meta是主要的看点，尽管有些分散在 Phobos 中，具体取决于它们的用途(例如，特定范围的位于 std.range.primitives 中)。

此外，与混入字符串的方式类似，您可以混入模板。例如

template foo(T)
{
    T i;
}

void main()
{
    mixin foo!int;
    auto a = i;
}

因此，由模板生成的代码本质上会被复制粘贴到您将其混合的位置。或者，您可以输入 mixin在模板声明上，使将其用作混入以外的任何东西都是非法的。例如

mixin template foo(T)
{
    T i;
}

就个人而言，我通常只使用字符串混合来处理这类事情，但有些人更喜欢模板混合。