## 目錄 - [目錄](#目錄) - [前言](#前言) - [實現的一些小細節](#實現的一些小細節) - [Debug](#debug) - [惰性求值](#惰性求值) - [總結](#總結) - [Ref](#ref) ## 前言 經過前兩次經驗的積累，終於來到了麻煩的堆排序。在一開始接觸模板超程式設計的時候，我就期望有一天能夠寫出超程式設計堆排序的程式碼。原因是看了知乎大佬的一篇文章《[在簡歷上寫了“精通 C++”後……](https://zhuanlan.zhihu.com/p/31385520)》。由於學識淺薄，感覺只能接觸到模板超程式設計這一部分，所以便開始了對模板超程式設計的研究。經過多次的學習研究，最終在今天完成了這一成就。但是時間花了三個小時左右，所以時間肯定是不能達標了，但是也算是一個比較奇特的經歷吧。 相比較於前兩種排序方式，堆排序需要交換操作，更多的判斷操作，隨機讀取等。這一些都不是模板超程式設計擅長的地方，但是幸運的是都是有辦法實現。 ## 實現的一些小細節 ### Debug 前兩次實現的時候，運氣很好，結束的時候都沒有出現什麼bug，但是這一次的比較麻煩，出現了比較嚴重的bug。但是由於限制，沒辦法進行很好的除錯。於是通過編譯器的報錯機制，我寫了一個超程式設計的斷言。當輸入的flag為false時，便會報錯。 ```C++ template struct m_assert; template<> struct m_assert { typedef int result_type; }; template<> struct m_assert {}; ``` 使用的時候在需要檢視的類裡面，放入一個類似的語句，然後將`flag`改成相應的條件，就可以得到呼叫棧了。 ```C++ typename m_assert::result>::result_type non_data; ``` 實現的方法也很簡單，就是區分`true`和`false`，當輸入為`true`時，結構體便有`result_type`型別，而`false`則沒有。此時如果使用其的`result_type`，便會產生報錯，以便觀察程式的呼叫。編譯輸出為：  但是這一種方法沒辦法列印當前呼叫的輸出，因此我又增加了一層： ```C++ template struct m_assert_print{ typedef typename m_assert::result_type result_type; }; ``` 使用方法也類似，如果需要列印當前呼叫的輸出，便將要列印的內容作為T輸入即可，譬如： ```C++ typename m_assert_print::result, result_type>::result_type non_data; ``` 此時的編譯輸出為：  可以看到相比較之前的輸出，這一次的輸出多了一層，而在這一層裡，包含了需要列印的內容。 ### 惰性求值 我一開始一直以為C++是沒有實現惰性求值的，但是經過一系列的實驗，和查詢資料，好像C++是存在一定的惰性求值的。譬如 ```C++ template<> struct m_assert {}; template struct m_assert_print{ typedef typename m_assert::result_type result_type; }; template struct ErrorType { typedef typename m_assert::result_type result_type; }; struct Test { typedef typename m_if, ErrorType>::result_type::result_type result_type; }; ``` 如果是沒有惰性求值的存在，這一段程式碼是應該報錯的。因為在`ErrorType`中引用了`m_assert::result_type`。而在上一部分就提到過，應該是會必報錯的。 而對於另一個寫法 ```C++ struct Test { typedef typename m_if::result_type, ErrorType::result_type>::result_type result_type; }; ``` 編譯期卻提示錯誤，甚至將`ErrorType`模板修改成 ```C++ template struct ErrorType { typedef typename m_assert::result_type result1_type; typedef int result_type; }; ``` 編譯器也還是會報錯。 通過查閱資料總結的話，編譯期對於出現的模板並不會全部的具現化。但是如果使用了其中的型別，便會對其進行具現化[1]。因此，通過這個特性，是有辦法設計出一些惰性載入的類，但是由於當時並不知道，所以實現的時候採取了偏特化的方法，防止編譯時走向一些奇怪的方向。 簡單的來說，就是通過增加一個`valid`輸入，來判斷需不需要對這個支線進行下去。如果為`fasle`，則返回預設值，如果為`true`，則返回操作後的值，配合`m_if`，便可以得到想要的結果。 ## 總結 總的來說，模板超程式設計是C++裡面一個比較有趣的部分。由於其晦澀難懂，也成為了許多大佬秀操作的地方。但是隨著`C++`標準的完善，它的難度也在不斷的降低。在`C++17`的時候，大部分的函式都可以使用`constexpr`來修飾了，這讓模板超程式設計在值運算的時候失去了一部分函數語言程式設計的特點。而`C++20`中的`constraints`和`concepts`，讓模板偏特化有了更大的活力。 原始碼：https://gist.github.com/ink19/9fdcca26e89655e8c1b80da56ee04c65 ## Ref [1] https://www.jianshu.com/p/f2477d2c19ea 部落格原文：https://www.cnblogs.com/ink19/p/cpp_template_heap_s