从0.1开始实现一种编程语言 - 简单的预展开模板

发布网友 发布时间：2024-08-19 12:46

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热心网友 时间：2024-08-22 23:18

在编程语言中，模板有着不同的名称，如Java和C#中的generics，C++和D中的templates。尽管从用户角度来看这些实现的差异不大，主要是语法上的区别。然而，这两种实现方法可以被区分为类型擦除和类型展开。

类型擦除的实现方式中，模板中的类型参数在模板自身内部是不存在的；而类型展开的实现方式中，模板中的类型参数在实现的类型内部存在。类型擦除模板需要类似类型限制，而类型展开模板在编译时无法简单地生成独立的包。下面通过示例详细解释这两种实现。

以类C为例，其基本等同于。

在类型擦除的实现中，编译器会将模板C编译为单独的类C的包，同时包含有限的元数据，比如对于D的类型限制（例如T: new()或T getter()）。Java则通过extends和super来实现类似的限制。虽然细节上有所不同，但编译器能够将类C简化为类C的包，再加上类型限制的元数据。

在类型展开的实现中，类C可以使用模板参数T的print()函数，无需任何“限制”。如果类C中的D2没有print()函数，编译会失败。因此，类C可以被认为。

如果类C在其他地方被引用，编译器会生成类C_D2，允许直接调用D2::print()函数，无需额外查找类型信息。然而，这种模板实现无法编译为独立的包，且编译器无法仅通过头文件定义进行模板展开。因此，无法使用#include 实现#include 的功能。

在B2Style中，模板实现分为两个主要部分：模板定义和模板展开。B2Style中的实现采用类型展开方法，支持模板的嵌套，允许模板参数实例化，如整型（如int作为参数）。

实现时，首先进行一些杂项修改，比如将名称和类型名分开，然后修改nlexer和syntaxer的规则文件。模板定义和展开分别在template_template.vb和代码生成器中处理。在处理template_type_name节点时，代码生成器将展开实现嵌入代码，并用包含模板参数类型的新的类名替换模板名称，如将C替换为C_D。

早期实现不支持模板嵌套，通过允许递归调用自身来支持模板嵌套。对于模板参数类型实例化，原理与上述一致，即使得模板参数能够接受类型实例，如整型。

实现中有个小问题，即typedef在BStyle中实现，导致B2Style无法识别C和C实际上为同一类型，从而生成两份代码。若要在B2Style中实现scope.type_alias，此问题可得解决。但该问题对实际效果影响不大，仅影响生成代码的大小和编译时间。