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컴파일 시점 반환값 예측(Compile Time Function Evaluation (CTFE))

CTFE는 컴파일할 때 컴파일러가 함수가 어떤 값을 내놓을지 미리 알아내는 메커니즘입니다.

이 메커니즘을 이용하기 위해 특별한 코드를 작성할 필요는 없습니다. D 언어 컴파일러는 컴파일 시점에 알아낼 수 있는 값들을 가능한 파악하여 컴파일 결과물에 반영합니다. 

    // 이 함수의 결과물은 너무나 분명합니다.
    // 실행 중에도 sqrt(50)의 값은 바뀌지 않기 때문에 미리 값을 구합니다.
    // 컴파일된 기계어 코드를 살펴보면 sqrt 를 전혀 호출하지 않습니다.
    static val = sqrt(50);

static, immutable, enum 과 같은 키워드가 동반되면 컴파일러가 미리 예측할 수 있는 코드에 대하여 CTFE 메커니즘을 적용합니다. 이 메커니즘의 가장 큰 장점은 메커니즘을 위해 코드 일부를 바꾸거나 수정할 필요가 없다는 것입니다. 그냥 짜던 그대로 작성하면 됩니다. 

    int n = doSomeRuntimeStuff();
    // 얼핏 보면 비슷해보이지만, 여기서 sqrt(n)의 값은
    // 프로그램이 실행되어야만 예측할 수 있습니다.
    // 그래서 CTFE가 적용되지 않습니다.
    auto val = sqrt(n);

가장 이 메커니즘을 잘 활용하는 경우는 D 언어 표준 라이브러리의 std.regex 라는 정규식(Regular Expression)을 다루는 패키지입니다.

std.regex 는 ctRegex 라는 타입을 제공하는데, ctRegex 는 이전 섹션에서 배운 컴파일 시점 코드 생성(string mixins) 과 CTFE 메커니즘을 적극적으로 사용합니다. 이 덕분에 문자열을 처리하는데 쓰이는 정규식은 컴파일할 때 최적화된 오토마타(automata) 코드로 변환됩니다. 한편 같은 정규식을 처리하는 regex 는 프로그램 실행 중에 정규식을 오토마타(automata) 코드로 해석합니다. 

    auto ctr = ctRegex!(`^.*/([^/]+)/?$`);
    auto tr = regex(`^.*/([^/]+)/?$`);
    // ctr과 tr 모두 최종적으로 같은 역할을 수행합니다만,
    // ctr 이 훨씬 빠르게 동작합니다.

아직 CTFE 메커니즘으로 최적화되는 D 언어 기능이 그리 많지 않습니다. 하지만 D 언어 컴파일러의 새 버전이 나올수록 더욱 많은 부분에 CTFE 가 적용되어가고 있습니다.

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