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Add gems/compile time function evaluation ctfe.md (#15)
* Update install-d-locally.md * Update links-documentation.md * Add basics/loops.md (#30) * Add basics/foreach.md (dlang-tour#31) * Add basics/further-reading.md (dlang-tour#36) * Add basics/templates.md (dlang-tour#38) * Add basics/delgates.md (dlang-tour#40) * Add basics/interfaces.md (dlang-tour#35) * Add basics/ranges.md (dlang-tour#33) * Add basics/exceptions.md (dlang-tour#37) * Add basics/associative-arrays.md (dlang-tour#34) * Add basics/alias-strings.md (dlang-tour#32) * Add basics/classes.md (dlang-tour#39) * Create compile-time-function-evaluation-ctfe.md * Create compile-time-function-evaluation-ctfe.md * Update classes.md (dlang-tour#44) * Update index.yml enable all files in basics
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Original file line number | Diff line number | Diff line change |
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@@ -0,0 +1,88 @@ | ||
# Compile Time Function Evaluation (CTFE) | ||
|
||
CTFE (dt.: Funktionsauswertung zur Kompilierzeit) ist ein | ||
Mechanismus, der dem Compiler die Ausführung von Funktionen | ||
zur **Kompilierzeit** ermöglicht. Für den Gebrauch dieses | ||
Features sind es keine speziellen D-Befehle nötig - | ||
immer, wenn eine Funktion nur auf zur Kompilierzeit | ||
bekannten Werten beruht, kann der D-Compiler die | ||
Entscheidung treffen, die Funktion schon während der | ||
Kompilierung auszuwerten. | ||
|
||
// Ergebnis wird zur Kompilierzeit | ||
// berechnet. Der erzeugte Machinencode | ||
// enthält keinen Funktionsaufruf! | ||
static val = sqrt(50); | ||
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||
Schlüsselwörter wie `static`, `immutable` oder `enum` | ||
weisen den Compiler an, CTFE zu nutzen, wann immer | ||
dies möglich ist. Großartig daran ist, dass die Funktion | ||
nicht neu geschrieben werden muss: | ||
|
||
int n = berechneZurLaufzeit(); | ||
// Die gleiche Funktion wie oben, aber | ||
// dieses Mal klassisch zur Laufzeit | ||
// ausgeführt. | ||
auto val = sqrt(n); | ||
|
||
Ein herausragendes Beispiel in D ist die | ||
[std.regex](https://dlang.org/phobos/std_regex.html)-Bibliothek. | ||
Sie bietet einen `ctRegex`-Typ (ct: compile time), der | ||
*String Mixins* und CTFE nutzt, um während der Kompilierung | ||
hochoptimierte Reguläre Ausdrücke zu generieren. | ||
Die Laufzeitvariante `regex` nutzt die gleiche Codebasis. | ||
|
||
auto ctr = ctRegex!(`^.*/([^/]+)/?$`); | ||
auto tr = regex(`^.*/([^/]+)/?$`); | ||
// ctr und tr liefern das gleiche Ergebnis, | ||
// nur dass ctr schneller ist! | ||
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||
Nicht alle Sprachfeatures stehen für CTFE zur Verfügung. | ||
Allerdings wird die Menge derunterstützten Features ständig | ||
erweitert. | ||
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### Weiterführende Quellen | ||
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||
- [Einführung in Reguläre Ausdrücke in D](https://dlang.org/regular-expression.html) | ||
- [std.regex](https://dlang.org/phobos/std_regex.html) | ||
- [Bedingte Kompilierung](https://dlang.org/spec/version.html) | ||
|
||
## {SourceCode} | ||
|
||
```d | ||
import std.stdio : writeln; | ||
/** | ||
Berechnet die Quadratwurzel einer Zahl | ||
mithilfe des Newton'schen Approximationsschemas. | ||
Params: | ||
x = Wurzelargument | ||
Returns: Quadratwurzel von x | ||
*/ | ||
auto sqrt(T)(T x) { | ||
// Epsilon ist Abbruchgrenze der | ||
// Approximation, ab der eine | ||
// weitere Iteration unnötig ist. | ||
enum GoodEnough = 0.01; | ||
import std.math : abs; | ||
// Wähle einen guten Startwert! | ||
T z = x*x, old = 0; | ||
int iter; | ||
while (abs(z - old) > GoodEnough) { | ||
old = z; | ||
z -= ((z*z)-x) / (2*z); | ||
} | ||
return z; | ||
} | ||
void main() { | ||
double n = 4.0; | ||
writeln("Die Wurzel von 4 = ", | ||
sqrt(n)); | ||
static cn = sqrt(4.0); | ||
writeln("Die Wurzel von Kompilierzeit 4 = ", | ||
cn); | ||
} | ||
``` |