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Rust 的编译期计算

什么是编译期计算

首先明白什么是编译：编译是将语言翻译成另外一种语言的程序。

编译期计算是指，在编译过程中，将未知的量求解出来，而不在运行时求解。

编译期计算示例

举一个笼统点的例子：以 webpack5 打包 JavaScript 代码作为示例：

// js 代码
const add = (a, b) => a + b;
const c = add(1,2);
console.log(c);

用 webpack5 的生产环境打包上述代码，其结果为：

console.log(3);

可见，在 webpack5 打包的过程中，上述结果就已经被计算了，这就是编译期计算。

Cpp 中的编译期计算

得益于 Cpp 模板的图灵完备性，理论上，Cpp 的模板系统可以在编译期间完成任何计算任务，例如：

#include <iostream>

template <int n>
struct fact {
    static const int value = n * fact<n - 1>::value;
};

template <>
struct fact<0> {
    static const int value = 1;
};

int main() {
    int result = fact<10>::value;
    std::cout << result << std::endl;
    return 0;
}

执行 g++ a.cpp -S 后生成的汇编文件中，计算结果已经以常量的形式存在：

Rust 中的编译期计算

Rust 的 const fn关键字也提供了相应的编译期计算特性，还是以阶乘运算为例：

const fn factorial(n: i64) -> i64 {
  if n <= 1 {
   1
  } else {
   factorial(n - 1) * n
  }
}
const K: i64 = factorial(10);
fn main() {
 // dbg! 是 调试宏
  dbg!(K);
}

执行 rustc ./main.rs --emit mir 后生成的 mir 代码中存在：

3628800 是 10! 的值，可见，Rust 也进行了编译期优化。

最后的思考

1. 编译期计算是怎么实现的？
2. 能否在前端项目中的打包阶段引入编译期计算，以实现 no runtime?