代码生成技术详解

# 代码生成技术详解 ## 1. 构建查找表 在之前的反射操作中，我们通过线性搜索来查找合适的函数。现在，我们将重新审视这个概念并生成更高效的代码。 ### 步骤 1. 创建一个 `switch` 语句。 2. 如果你正在遍历一个字符串元组，比如来自模板参数列表或 `__traits` 返回的元组，你可以在 `foreach` 循环中编写 `case` 语句。 3. 否则，将代码构建为字符串，并使用 `mixin` 表达式将其添加到 `switch` 语句中。 4. 让编译器优化 `switch` 语句。 ### 示例代码 ```d void callFunction(string functionName) { s: switch(functionName) { default: assert(0); // 可以在循环外添加默认情况或其他情况 foreach(methodName; __traits(allMembers, mixin(__MODULE__))) { case methodName: // 实现调用 break s; // 明确跳出 switch 语句，避免混淆 } } } ``` 如果你需要自定义哈希函数，可以在 `case` 语句中使用编译时函数执行（CTFE）来调用常规哈希函数。但要确保哈希函数分布均匀，因为 `switch` 语句不会自动处理哈希冲突。 ### 工作原理 当 `switch` 语句被编译时，编译器会知道所有可能的 `case` 值，从而生成比普通列表更高效的代码。所有可能的字符串 `case` 值会在编译时按长度和内容排序，然后传递给一个运行时函数进行二分查找，以找到处理给定输入值的 `case`。 另一种创建查找表的策略是使用编译时函数评估（CTFE）。CTFE 常用于枚举类型，也可用于静态不可变数组来创建数据表。具体做法是编写一个计算数据并返回表的函数，然后使用该函数初始化表。为确保表只在编译时初始化一次，并能在所有线程间隐式共享，需将表标记为 `static immutable`。 ## 2. 使用字符串参数改变函数 假设你有两个函数，它们在大多数方面相同，但在某些小方面有所不同。你希望将它们作为单独的函数，但又想尽量减少代码重复。虽然没有明显的类型参数化，但可以用一个值来表示这种差异。 ### 步骤 1. 为函数添加一个编译时参数。 2. 使用 `static if` 或 `mixin` 根据该参数修改代码。 3. 使用 `alias` 将特定的参数集别名化为用户友好的名称。 ### 示例代码 ```d void foo(string variation)() { import std.stdio; static if(variation == "test") writeln("test variation called"); else writeln("other variation called"); } alias testVariation = foo!"test"; alias otherVariation = foo!""; void main() { testVariation(); otherVariation(); } ``` ### 工作原理 这是 `static if` 块的一个简单应用。由于为每个编译时参数集生成不同的函数，我们可以使用编译时函数更改代码，并获取指针或使用特定的绑定编译时参数调用每个单独的函数，这类似于函数式编程语言中的部分应用。但要注意避免使用此技术编写难以理解的代码，有时将函数拆分为更小、更可复用的部分可能更好。 ## 3. 包装实例方法 之前我们了解了 D 语言中的动态类型，它可以用动态类型和属性替换来包装原生函数。现在，我们将详细了解其工作原理以及自动代码生成如何使其变得更简单。 ### 步骤 1. 编写一个通用的转换函数，用于在一致类型之间进行转换。如果可能，直接使用 `std.variant.Variant` 或 `std.conv.to`；如果处理自定义类型，则使用 `std.traits` 中的类型族。 2. 编写一个辅助函数生成器，它接受一个现有函数作为运行时代理，并返回包装后的类型。使用 `std.traits.isDelegate` 约束编译时参数。 3. 使用 `std.traits.ParameterTypeTuple` 遍历函数参数，并使用转换函数从输入数据中设置参数类型。 4. 使用 `static if(is(ReturnType!func == void))` 根据返回值的存在情况进行分支处理。如果返回类型为 `void`，则直接调用函数；否则，转换返回值。 5. 使用 `&__traits(getMember, object, memberName)` 将方法传递给辅助函数。此步骤不要使用别名辅助函数，确保获取对象的成员而不是类型的成员。 6. 通过构建对象上所有方法的关联数组并尝试通过该数组调用这些方法来进行测试。 ### 示例代码 ```d import std.traits; // 此别名表示包装器生成的统一类型 alias WrapperFunctionType = string delegate(string[]); // 步骤 2：返回包装后的函数 WrapperFunctionType wrap(Func)(Func func) if(isDelegate!Func) { return delegate string(string[] args) { import std.conv; ParameterTypeTuple!Func funcArgs; // 步骤 3：填充参数 foreach(idx, ref arg; funcArgs) { if(idx >= args.length) break; cast() arg = to!(typeof(arg))(args[idx]); } // 步骤 4：调用函数并处理返回值 string ret; static if(is(ReturnType!func == void)) func(funcArgs); else ret = to!(typeof(return))(func(funcArgs)); return ret; }; } WrapperFunctionType[string] wrapAll(T)(ref T obj) { WrapperFunctionType[string] wrappers; foreach(memberName; __traits(allMembers, T)) { static if(is(typeof(__traits(getMember, T, memberName)) == function)) wrappers[memberName] = wrap(&__traits(getMember, obj, memberName)); } return wrappers; } // 测试结构体 struct Test { int a; void foo() { import std.stdio; writeln("foo called"); } int setA(int a) { return this.a = a; } int getA() { return this.a; } } void main() { Test t; auto functions = wrapAll(t); functions["foo"](null); ```