是否可以在编译时初始化数组，以便在运行时不需要时间？

Question

例如，如果我想创建多达 200 万个 Eratosthenes 筛，在运行时将需要一些时间。 有没有办法通过使用元编程来减少运行时间？

Sieve 的代码（将 std::bitset 初始化为const MILLION ）：

void initCiur(std::bitset<MILLION> &c)
{
    c[0] = c[1] = 1;
    for (int i=4; i <= MILLION; i+=2)
        c[i] = 1;
    for (int i=3; i*i <= MILLION; i+=2)
        if (!c[i])
            for (int j=3*i; j <= MILLION; j+=2*i)
                c[j] = 1;
}

Answer 1

有没有办法通过使用元编程来减少运行时间？

当然是的。 我对“元编程”的理解非常广泛，就像任何程序生成代码一样（不仅仅是聪明的 C++ 模板）。

在大多数C++ 实现上（例如，如果在某些GNU/Linux操作系统上使用一些最近的GCC编译器），C++翻译单元实际上是一个文本文件。 另请阅读 C++11 标准n3337 。

So just configure your build automation tool (eg GNU make or ninja ) to generate at build time (perhaps with a Python or Guile script, or your C++ metaprogram) some C++ file, or some file that would be #include -d elsewhere. 或者写你的GCC 插件这样做。

BTW, this idea is not new: ANTLR and GNU bison or Qt or SWIG do so (and recent GCC compilers -eg GCC 10 - have a dozen of specialized C++ code generators). 而我放弃的项目GCC MELT就是这样做的。 RefPerSys和bismon 也是如此（对于哈希表中有用的素数，这两个都是我开始的项目）。 primes_rps.cc文件的部分内容是机器生成的（请参阅其中的注释）。

在某些情况下，一个聪明的优化编译器可以优化constexpr的东西。 请注意赖斯定理，它指出并不总是可以巧妙地优化。 另见本报告草稿。

您还可能对代码生成库感兴趣，例如asmjit或libgccjit ，或在运行时生成插件（在 Linux 上，您将使用dlopen(3)和dlsym(3) ，但首先阅读C++ dlopen mini- how编写共享库）。

PS。 对于其他操作系统（例如 Windows）和 C++ 编译器，情况可能会有所不同，但上述大多数想法都是可重用的。 阅读 C++编译器和操作系统的文档。 在交叉编译方法中，您可能需要更多技巧。