C 的编译时图灵完备性实际上有用吗？-C++-PHP中文网

C 的编译时图灵完备性实际上有用吗？

Susan Sarandon

发布： 2024-11-28 00:53:15

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Is C 's Compile-Time Turing-Completeness Practically Useful?

C 模板图灵完备：利用编译时计算

C 中的模板系统在编译时有效地赋予它图灵完备性允许在程序运行之前执行计算。虽然此功能无疑很有趣，但评估其实用性至关重要。

利用此功能的一个著名示例是使用 C 模板实现图灵机。基于模板的方法涉及定义模拟图灵机行为的规则，包括状态转换、输入/输出操作和磁带移动。

template<typename State, typename Input, typename NewState, 
         typename Output, Direction Move>
struct Rule {
    typedef OldState old_state;
    typedef Input input;
    typedef NewState new_state;
    typedef Output output;
    static Direction const direction = Move;
};

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然后通过控制器模板编排这些规则，迭代地应用它们来模拟图灵机的操作。

另一个示例将复杂的结构封装在模板中，促进编译时的高效计算。这在性能关键场景中特别有价值。

template<typename... Numbers>
int sum(Numbers... numbers) {
    return (numbers + ...); // expression involving variadic templates
}

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简而言之，C 模板使程序员能够在编译过程本身期间执行通常在运行时发生的计算。对于性能密集型算法或动态生成代码，此功能可以证明是最有利的。