**Zig 的编译时（Comptime）功能：强大而好用**

编程可以通过自动化数据操作来提高生产力，这已经是不言而喻的能力了。元编程允许代码被视为数据，从而将编程的力量反过来作用于自身。接近底层的编程可能从元编程中获益最多，因为高级概念需要精确地映射到低级操作上。然而，除了函数式编程语言之外，我一直发现元编程的故事令人失望。因此，当我看到 Zig 将元编程列为一项主要功能时，引起了我的兴趣。

老实说，我第一次使用 Zig 的编译时（Comptime）编写代码的经历相当糟糕。这些概念看起来很陌生，弄清楚如何实现我想要的结果很困难。然后，随着视角的转变，一切突然变得清晰起来，我突然喜欢上了它。为了帮助你加速探索的步伐，下面介绍了 Comptime 的 6 种不同的“视角”。每种视角都侧重于将现有的编程知识转换为使用 Zig 的不同方式。

这也不是关于编写编译时代码所需了解的所有内容的完整指南。它更多地侧重于提供各种策略，以不同的方式扩展你的理解，这些方式共同描绘了如何思考编译时的更全面画面。

为了清楚起见，所有示例都是有效的 Zig 代码，但示例执行的转换本质上只是概念性的。它们不是 Zig 的实现方式。

**视角 0：你可以忽略它**

说我喜欢一项功能，然后立即宣称你可以忽略它，这听起来很奇怪。但是，我从我认为是 Zig 编译时的超级能力开始。Zig 的禅宗第三点是“优先考虑阅读代码而不是编写代码”。能够轻松地阅读代码非常重要，它可以帮助你建立调试或修改代码库所需的抽象理解。

元编程可以很快地陷入“只写代码”的境地。如果你尝试使用基于宏的元编程或代码生成，现在就有两个版本的代码：源代码和扩展代码。额外的间接层使从阅读到调试代码的一切都变得更加困难。如果你确定程序的行为需要改变，你需要确定生成的代码需要是什么，然后确定如何让元编程生成该代码。

在 Zig 中，没有那些必要的开销。你可以简单地忽略代码的某些部分是在不同的时间运行的，在概念上混合了运行时和编译时。为了演示这一点，让我们逐步完成两段不同的代码。第一段是一些普通的运行时代码，为逐步完成代码设置基准，第二段利用了编译时。

**视角 1：哦，看，泛型**

泛型不是 Zig 中的特定功能。相反，一小部分编译时功能共同处理了泛型编程所需的一切。这种视角并不能让你理解所有编译时功能，但它确实为你提供了一个切入点，可以完成你可能使用它执行的许多任务。要使类型泛化，只需将其定义包装在一个接受类型并返回类型的函数中。

**视角 2：标准代码，在编译时运行**

这是一个古老的编程故事：添加了一种自动化命令的方法。然后，你需要变量，当然。哦，还有条件语句。拜托，我能有循环吗？通往硬塞宏语言的道路是用合理的特性请求铺成的。Zig 在运行时、编译时甚至构建系统中都使用相同的语言。

考虑一下经典的 Fizz Buzz 问题。

**视角 3：部分求值**

现在我们进入有趣的部分了。

查看代码求值的一种方法是将输入替换为其运行时值，然后重复将第一个表达式代入已求值的形式，直到只剩下结果为止。这在计算机科学理论的上下文中很常见，一些函数式编程语言也采用这种方法。作为后面示例的设置，我们将使用数组求和来了解此过程：

**视角 4：编译时求值，运行时代码生成**

这与部分求值几乎相同。在这里，代码有两个版本，输入（编译时前）和输出（编译时后）。输入代码由编译器运行。如果某个语句在编译时可知，则只需对其进行求值。但是，如果某个语句需要某些运行时值，则该语句将添加到输出代码中。

**视角 5：文本代码生成**

我在文章开头抱怨过编写输出新源代码的代码的难度。然而，它仍然是一个强大的工具，即使在 Zig 中，它在解决某些问题方面也占据了一席之地。如果你熟悉这种元编程方法，那么转向 Zig 编译时可能会觉得这是一个很大的倒退。编写代码有一个熟悉的结构，当运行时，它会生成代码。

但是等等，最后一个例子不正是这样做的吗？如果你以正确的方式看待事物，在编写代码和混合编译时和运行时代码之间存在着潜在的等价性。

**结论**

在阅读 Zig 代码以了解最终行为时，不需要考虑编译时。在编写编译时代码时，我通常将其视为部分求值的形式之一。但是，如果你知道如何使用不同的元编程方法来解决问题，则很可能能够将其转换为编译时。

意识到文本代码生成的转换存在的原因是我完全接受了 Zig 的编译时元编程风格。一方面，文本代码生成功能强大，另一方面，在阅读和调试时忽略编译时的能力非常简单。这就是为什么，正如我在文章标题中所说，Zig 的编译时功能非常棒。