C++-Metaprogrammierung - Versionsgeschichte

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2023-03-27T15:13:27Z

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	Bei der Templatemetaprogrammierung macht man sich zunutze, dass Templates während des [[Compiler\|Kompilierens]] ausgewertet werden. So kann man Code schreiben, der zur Übersetzungszeit ausgewertet wird, sodass erst dann der eigentliche Code generiert wird. Obwohl sich so die Dauer des Kompilierens verlängert, hat das Verfahren den Vorteil, dass es zu einer Verkürzung der [[Laufzeit (Informatik)\|Laufzeit]] kommen kann.		Bei der Templatemetaprogrammierung macht man sich zunutze, dass Templates während des [[Compiler\|Kompilierens]] ausgewertet werden. So kann man Code schreiben, der zur Übersetzungszeit ausgewertet wird, sodass erst dann der eigentliche Code generiert wird. Obwohl sich so die Dauer des Kompilierens verlängert, hat das Verfahren den Vorteil, dass es zu einer Verkürzung der [[Laufzeit (Informatik)\|Laufzeit]] kommen kann.

	Die Templatemetaprogrammierung ist eine Programmiertechnik, die für C++ intensiv erforscht und auch konkret umgesetzt wurde. So gibt es zum Beispiel eine Implementierung eines [[Lisp]]-Derivats<ref>{{Webarchiv \| url=http://www.prakinf.tu-ilmenau.de/~czarn/meta/metalisp.cpp \| wayback=20030204184347 \| text=Metalisp}}</ref> oder mit [[Spirit (Parser)\|Spirit]] einen mit Hilfe von C++-Templates realisierten [[Parsergenerator]].<ref>[http://boost-spirit.com/home/ Boost Spirit]</ref> [[Krzysztof Czarnecki (Informatiker)\|Krzysztof Czarnecki]] und [[Ulrich W. Eisenecker]] gelten als die Vordenker dieser Art des Programmierens. Herausragende Arbeiten zur C++-Metaprogrammierung stammen von [[Andrei Alexandrescu]], die er besonders mit seinem Buch ''Modernes C++ Design – Generische Programmierung und Entwurfsmuster angewendet'' bekannt machte.		Die Templatemetaprogrammierung ist eine Programmiertechnik, die für C++ intensiv erforscht und auch konkret umgesetzt wurde. So gibt es zum Beispiel eine Implementierung eines [[Lisp]]-Derivats<ref>{{Webarchiv \| url=http://www.prakinf.tu-ilmenau.de/~czarn/meta/metalisp.cpp \| wayback=20030204184347 \| text=Metalisp}}</ref> oder mit [[Spirit (Parser)\|Spirit]] einen mit Hilfe von C++-Templates realisierten [[Parsergenerator]].<ref>{{Webarchiv\|url=http://boost-spirit.com/home/ \|wayback=20110223020652 \|text=Boost Spirit \|archiv-bot=2023-03-27 15:13:27 InternetArchiveBot }}</ref> [[Krzysztof Czarnecki (Informatiker)\|Krzysztof Czarnecki]] und [[Ulrich W. Eisenecker]] gelten als die Vordenker dieser Art des Programmierens. Herausragende Arbeiten zur C++-Metaprogrammierung stammen von [[Andrei Alexandrescu]], die er besonders mit seinem Buch ''Modernes C++ Design – Generische Programmierung und Entwurfsmuster angewendet'' bekannt machte.

	Die Templatemetaprogrammierung in C++ ist [[Turing-Vollständigkeit\|Turing-vollständig]], was bedeutet, dass jeder Algorithmus durch Template-Metaprogrammierung umgesetzt werden kann. Gleichzeitig folgt daraus, dass es keinen korrekten C++-Compiler geben kann, der jedes C++ Programm übersetzt, beziehungsweise nicht mehr allgemein entscheidbar ist, ob ein C++-Programm korrekt ist.		Die Templatemetaprogrammierung in C++ ist [[Turing-Vollständigkeit\|Turing-vollständig]], was bedeutet, dass jeder Algorithmus durch Template-Metaprogrammierung umgesetzt werden kann. Gleichzeitig folgt daraus, dass es keinen korrekten C++-Compiler geben kann, der jedes C++ Programm übersetzt, beziehungsweise nicht mehr allgemein entscheidbar ist, ob ein C++-Programm korrekt ist.

Corpophiliac: /* Generierung statischer Tabellen zur Kompilierungszeit */

2022-01-23T00:02:50Z

Generierung statischer Tabellen zur Kompilierungszeit

← Nächstältere Version		Version vom 23. Januar 2022, 02:02 Uhr
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	== Generierung statischer Tabellen zur Kompilierungszeit ==		== Generierung statischer Tabellen zur Kompilierungszeit ==

	Der Vorteil statischer Tabellen ist der Ersatz von ~~"teuren"~~ Berechnungen durch eine einfache Array-Indizierung (Beispiele siehe [[Lookup-Tabelle]]). In C++ gibt es mehr als eine Möglichkeit, eine statische Tabelle zur Kompilierungszeit zu erzeugen. Das folgende Beispiel demonstriert die Erstellung einer sehr einfachen Tabelle mit Hilfe von rekursiven Strukturen und Variadischen-Templates. Die Tabelle hat eine Größe von zehn und jeder Wert ist einfach der mit sich selbst multiplizierte Index.		Der Vorteil statischer Tabellen ist der Ersatz von „teuren“ Berechnungen durch eine einfache Array-Indizierung (Beispiele siehe [[Lookup-Tabelle]]). In C++ gibt es mehr als eine Möglichkeit, eine statische Tabelle zur Kompilierungszeit zu erzeugen. Das folgende Beispiel demonstriert die Erstellung einer sehr einfachen Tabelle mit Hilfe von rekursiven Strukturen und Variadischen-Templates. Die Tabelle hat eine Größe von zehn und jeder Wert ist einfach der mit sich selbst multiplizierte Index.

	<syntaxhighlight lang="cpp">		<syntaxhighlight lang="cpp">

Lukas Gail: Grammatikfehler. "Laufzeit" war an dieser Stelle falsch

2022-01-22T16:34:53Z

Grammatikfehler. "Laufzeit" war an dieser Stelle falsch

← Nächstältere Version		Version vom 22. Januar 2022, 18:34 Uhr
Zeile 44:		Zeile 44:

	== Verwendete Konstrukte ==		== Verwendete Konstrukte ==
	Klassentemplates nehmen in der C++-Templatemetaprogrammierung die Rolle von [[Funktion (Programmierung)\|~~Funktion~~]] zur ~~Laufzeit~~ ein.		Klassentemplates nehmen in der C++-Templatemetaprogrammierung die Rolle von [[Funktion (Programmierung)\|Funktionen]] zur Übersetzungszeit ein.

	Sie können [[Datentyp\|Typen]] und konstante Werte, einschließlich Verweise auf Funktionen, als Parameter entgegennehmen, sodass sie die Rolle eines Rückgabetyps einnehmen. Spezialisierungen von Templates entsprechen [[Bedingte Anweisung und Verzweigung\|Verzweigungen]] und ermöglichen auf diese Weise die Steuerung des Programmflusses.		Sie können [[Datentyp\|Typen]] und konstante Werte, einschließlich Verweise auf Funktionen, als Parameter entgegennehmen, sodass sie die Rolle eines Rückgabetyps einnehmen. Spezialisierungen von Templates entsprechen [[Bedingte Anweisung und Verzweigung\|Verzweigungen]] und ermöglichen auf diese Weise die Steuerung des Programmflusses.

Johannnes89: Revert – siehe Wikipedia:Weblinks#Richtlinien (HG) (3.4.10)

2021-05-13T18:35:36Z

Revert – siehe Wikipedia:Weblinks#Richtlinien (HG) (3.4.10)

← Nächstältere Version		Version vom 13. Mai 2021, 20:35 Uhr
Zeile 252:		Zeile 252:
	* [http://www.boost.org/libs/mpl/doc/index.html Boost::MPL Bibliothek zur Metaprogrammierung] von [[Boost (C++-Bibliothek)\|Boost]]		* [http://www.boost.org/libs/mpl/doc/index.html Boost::MPL Bibliothek zur Metaprogrammierung] von [[Boost (C++-Bibliothek)\|Boost]]
	* Marcus Bäckmann: [http://www.c-plusplus.de/oop_dummies/bonuskapitel1.pdf ''Bonuskapitel Template-Metaprogrammierung''] (PDF; 133 kB) zum Buch ''Objektorientierte Programmierung für Dummies''.		* Marcus Bäckmann: [http://www.c-plusplus.de/oop_dummies/bonuskapitel1.pdf ''Bonuskapitel Template-Metaprogrammierung''] (PDF; 133 kB) zum Buch ''Objektorientierte Programmierung für Dummies''.
	*[https://cplusplus.happycodings.com/ C++ Code Examples]

	== Einzelnachweise ==		== Einzelnachweise ==

Ellendawn: /* Weblinks */

2021-05-13T18:28:58Z

Weblinks

← Nächstältere Version		Version vom 13. Mai 2021, 20:28 Uhr
Zeile 252:		Zeile 252:
	* [http://www.boost.org/libs/mpl/doc/index.html Boost::MPL Bibliothek zur Metaprogrammierung] von [[Boost (C++-Bibliothek)\|Boost]]		* [http://www.boost.org/libs/mpl/doc/index.html Boost::MPL Bibliothek zur Metaprogrammierung] von [[Boost (C++-Bibliothek)\|Boost]]
	* Marcus Bäckmann: [http://www.c-plusplus.de/oop_dummies/bonuskapitel1.pdf ''Bonuskapitel Template-Metaprogrammierung''] (PDF; 133 kB) zum Buch ''Objektorientierte Programmierung für Dummies''.		* Marcus Bäckmann: [http://www.c-plusplus.de/oop_dummies/bonuskapitel1.pdf ''Bonuskapitel Template-Metaprogrammierung''] (PDF; 133 kB) zum Buch ''Objektorientierte Programmierung für Dummies''.
			*[https://cplusplus.happycodings.com/ C++ Code Examples]

	== Einzelnachweise ==		== Einzelnachweise ==

GünniX: Tippfehler korrigiert

2019-12-25T12:02:18Z

Tippfehler korrigiert

← Nächstältere Version		Version vom 25. Dezember 2019, 14:02 Uhr
Zeile 182:		Zeile 182:

	/**		/**
	* Helfer für die Berechnung der ~~einelnen~~ Tabellenelemente.		* Helfer für die Berechnung der einzelnen Tabellenelemente.
	*/		*/
	template <typename VALUETYPE, VALUETYPE OFFSET, VALUETYPE INDEX>		template <typename VALUETYPE, VALUETYPE OFFSET, VALUETYPE INDEX>

Aka: /* Generierung statischer Tabellen zur Kompilierungszeit */ Abkürzung korrigiert, Auslassungspunkte, Kleinkram

2019-12-19T14:50:35Z

Generierung statischer Tabellen zur Kompilierungszeit: Abkürzung korrigiert, Auslassungspunkte, Kleinkram

← Nächstältere Version		Version vom 19. Dezember 2019, 16:50 Uhr
Zeile 146:		Zeile 146:
	Seit C++17 kann dies deutlich lesbarer geschrieben werden:		Seit C++17 kann dies deutlich lesbarer geschrieben werden:

	<syntaxhighlight lang="cpp">		<syntaxhighlight lang="cpp">
	#include <iostream>		#include <iostream>
	#include <array>		#include <array>
Zeile 170:		Zeile 170:
	std::cout << "FOUR: " << FOUR << std::endl;		std::cout << "FOUR: " << FOUR << std::endl;
	}		}
	</syntaxhighlight>		</syntaxhighlight>

	Um ein anspruchsvolleres Beispiel zu zeigen, wurde der folgende Code um einen Helfer für die Wertberechnung (als Vorbereitung für deutlich kompliziertere Berechnungen), einen tabellenspezifischen Offset und ein Template-Argument für den Typ der Tabellenwerte (z.B. uint8_t, uint16_t, ~~...~~) erweitert.		Um ein anspruchsvolleres Beispiel zu zeigen, wurde der folgende Code um einen Helfer für die Wertberechnung (als Vorbereitung für deutlich kompliziertere Berechnungen), einen tabellenspezifischen Offset und ein Template-Argument für den Typ der Tabellenwerte (z. B. uint8_t, uint16_t …) erweitert.


	<syntaxhighlight lang="cpp">		<syntaxhighlight lang="cpp">
	#include <iostream>		#include <iostream>
	#include <array>		#include <array>
Zeile 232:		Zeile 232:
	std::cout << table<uint16_t, OFFSET>[i] << std::endl;		std::cout << table<uint16_t, OFFSET>[i] << std::endl;
	}		}
			}
	}
	</syntaxhighlight>		</syntaxhighlight>

Miracoli: Generierung von statischen Tabellen zur Kompilierungszeit hinzugefügt

2019-12-15T12:29:44Z

Generierung von statischen Tabellen zur Kompilierungszeit hinzugefügt

Änderungen zeigen

Diaspomod: Strukturierung.

2019-06-29T12:31:44Z

Strukturierung.

← Nächstältere Version		Version vom 29. Juni 2019, 14:31 Uhr
Zeile 16:		Zeile 16:
	template<int B, unsigned int E>		template<int B, unsigned int E>
	struct potenz {		struct potenz {
	enum { value = B * potenz<B, E - 1>::value };		enum { value = B * potenz<B, E - 1>::value };
	};		};

	template<int B>		template<int B>
	struct potenz<B, 0> {		struct potenz<B, 0> {
	enum { value = 1 };		enum { value = 1 };
	};		};

Zeile 35:		Zeile 35:

	=== Potenzberechnung mit Hilfe konstanter Ausdrücke ===		=== Potenzberechnung mit Hilfe konstanter Ausdrücke ===
	Das folgende Beispiel berechnet ebenfalls die Potenz, in diesem Fall mit Hilfe verallgemeinerter konstanter Ausdrücke:		Das folgende Beispiel berechnet ebenfalls die Potenz, in diesem Fall mit Hilfe verallgemeinerter konstanter Ausdrücke:<syntaxhighlight lang="c++">

	<!--<syntaxhighlight lang="cpp">
	constexpr int potenz(int basis, unsigned int exp) {		constexpr int potenz(int basis, unsigned int exp) {
	return (exp==0) ? 1 : basis * potenz(basis, exp-1);		return (exp == 0) ? 1 : basis * potenz(basis, exp - 1);
	}		}

	const int P = potenz(10, 3);		const int P = potenz(10, 3);
		⚫	</syntaxhighlight>Erläuterung: Aufrufe einfacher Funktionen können zur Übersetzungszeit durchgeführt und in ''konstanten Ausdrücken'' verwendet werden. Die aufzurufende Funktion muss dafür mit ''constexpr'' versehen sein. Dies ist eine Neuerung, die in [[C++#C++11\|C++11]], der Revision der internationalen ISO-Norm von C++ aus dem Jahr 2011, eingeführt wurde.
	</syntaxhighlight>-->
	'''constexpr int''' potenz('''int''' basis, '''unsigned int''' exp) {
	'''return''' (exp==0)? 1 : basis * potenz(basis, exp-1);
	}

	'''const int''' P = potenz(10, 3);

⚫	Erläuterung: Aufrufe einfacher Funktionen können zur Übersetzungszeit durchgeführt und in ''konstanten Ausdrücken'' verwendet werden. Die aufzurufende Funktion muss dafür mit ''constexpr'' versehen sein. Dies ist eine Neuerung, die in [[C++#C++11\|C++11]], der Revision der internationalen ISO-Norm von C++ aus dem Jahr 2011, eingeführt wurde.

	== Verwendete Konstrukte ==		== Verwendete Konstrukte ==
Zeile 65:		Zeile 56:
	<syntaxhighlight lang="cpp">		<syntaxhighlight lang="cpp">
	struct NullType;		struct NullType;

	template<typename H, class T>		template<typename H, class T>
	struct TypeList		struct TypeList {
		⚫	typedef H Head;
	{
	typedef H ~~Head~~;		typedef T Tail;
⚫	typedef T ~~Tail~~;
	};		};

	typedef TypeList< Type1, TypeList< Type2, TypeList< Type3, NullType > > > MyList;		typedef TypeList<Type1, TypeList<Type2, TypeList<Type3, NullType>>> MyList;
	</syntaxhighlight>		</syntaxhighlight>
	Typlisten können mittels Templates verarbeitet werden, dafür muss jedoch das Ende durch einen „Null-Typ“ gekennzeichnet werden.		Typlisten können mittels Templates verarbeitet werden, dafür muss jedoch das Ende durch einen „Null-Typ“ gekennzeichnet werden.

212.63.83.45: /* Verarbeitung von Typlisten */

2017-06-20T08:38:11Z

Verarbeitung von Typlisten

← Nächstältere Version		Version vom 20. Juni 2017, 10:38 Uhr
Zeile 78:		Zeile 78:

	==== Verarbeitung von Typlisten ====		==== Verarbeitung von Typlisten ====
	In C++ gibt es keine einfache Zugriffsmöglichkeit auf die Elemente von Typlisten. Soll eine Typliste verarbeitet werden, so muss jede Iteration in einem separaten Funktionsaufruf (mit Tail als Template-Parameter) oder über die Instanziierung eines Klassentemplates für jede Iteration. Typischerweise terminiert die Abarbeitung durch eine Spezialisierung für den Null-Typ.		In C++ gibt es keine einfache Zugriffsmöglichkeit auf die Elemente von Typlisten. Soll eine Typliste verarbeitet werden, so muss jede Iteration in einem separaten Funktionsaufruf (mit Tail als Template-Parameter) oder über die Instanziierung eines Klassentemplates für jede Iteration verarbeitet werden. Typischerweise terminiert die Abarbeitung durch eine Spezialisierung für den Null-Typ.

	==== Variadische Templates ====		==== Variadische Templates ====

← Nächstältere Version		Version vom 27. März 2023, 17:13 Uhr
Zeile 4:		Zeile 4:
	Bei der Templatemetaprogrammierung macht man sich zunutze, dass Templates während des [[Compiler\|Kompilierens]] ausgewertet werden. So kann man Code schreiben, der zur Übersetzungszeit ausgewertet wird, sodass erst dann der eigentliche Code generiert wird. Obwohl sich so die Dauer des Kompilierens verlängert, hat das Verfahren den Vorteil, dass es zu einer Verkürzung der [[Laufzeit (Informatik)\|Laufzeit]] kommen kann.		Bei der Templatemetaprogrammierung macht man sich zunutze, dass Templates während des [[Compiler\|Kompilierens]] ausgewertet werden. So kann man Code schreiben, der zur Übersetzungszeit ausgewertet wird, sodass erst dann der eigentliche Code generiert wird. Obwohl sich so die Dauer des Kompilierens verlängert, hat das Verfahren den Vorteil, dass es zu einer Verkürzung der [[Laufzeit (Informatik)\|Laufzeit]] kommen kann.

	Die Templatemetaprogrammierung ist eine Programmiertechnik, die für C++ intensiv erforscht und auch konkret umgesetzt wurde. So gibt es zum Beispiel eine Implementierung eines [[Lisp]]-Derivats<ref>{{Webarchiv \| url=http://www.prakinf.tu-ilmenau.de/~czarn/meta/metalisp.cpp \| wayback=20030204184347 \| text=Metalisp}}</ref> oder mit [[Spirit (Parser)\|Spirit]] einen mit Hilfe von C++-Templates realisierten [[Parsergenerator]].<ref>[http://boost-spirit.com/home/ Boost Spirit]</ref> [[Krzysztof Czarnecki (Informatiker)\|Krzysztof Czarnecki]] und [[Ulrich W. Eisenecker]] gelten als die Vordenker dieser Art des Programmierens. Herausragende Arbeiten zur C++-Metaprogrammierung stammen von [[Andrei Alexandrescu]], die er besonders mit seinem Buch ''Modernes C++ Design – Generische Programmierung und Entwurfsmuster angewendet'' bekannt machte.		Die Templatemetaprogrammierung ist eine Programmiertechnik, die für C++ intensiv erforscht und auch konkret umgesetzt wurde. So gibt es zum Beispiel eine Implementierung eines [[Lisp]]-Derivats<ref>{{Webarchiv \| url=http://www.prakinf.tu-ilmenau.de/~czarn/meta/metalisp.cpp \| wayback=20030204184347 \| text=Metalisp}}</ref> oder mit [[Spirit (Parser)\|Spirit]] einen mit Hilfe von C++-Templates realisierten [[Parsergenerator]].<ref>{{Webarchiv\|url=http://boost-spirit.com/home/ \|wayback=20110223020652 \|text=Boost Spirit \|archiv-bot=2023-03-27 15:13:27 InternetArchiveBot }}</ref> [[Krzysztof Czarnecki (Informatiker)\|Krzysztof Czarnecki]] und [[Ulrich W. Eisenecker]] gelten als die Vordenker dieser Art des Programmierens. Herausragende Arbeiten zur C++-Metaprogrammierung stammen von [[Andrei Alexandrescu]], die er besonders mit seinem Buch ''Modernes C++ Design – Generische Programmierung und Entwurfsmuster angewendet'' bekannt machte.

	Die Templatemetaprogrammierung in C++ ist [[Turing-Vollständigkeit\|Turing-vollständig]], was bedeutet, dass jeder Algorithmus durch Template-Metaprogrammierung umgesetzt werden kann. Gleichzeitig folgt daraus, dass es keinen korrekten C++-Compiler geben kann, der jedes C++ Programm übersetzt, beziehungsweise nicht mehr allgemein entscheidbar ist, ob ein C++-Programm korrekt ist.		Die Templatemetaprogrammierung in C++ ist [[Turing-Vollständigkeit\|Turing-vollständig]], was bedeutet, dass jeder Algorithmus durch Template-Metaprogrammierung umgesetzt werden kann. Gleichzeitig folgt daraus, dass es keinen korrekten C++-Compiler geben kann, der jedes C++ Programm übersetzt, beziehungsweise nicht mehr allgemein entscheidbar ist, ob ein C++-Programm korrekt ist.