Pre-everything：

我已经在图书馆听歌、冲浪将近一个半小时了，实在是懒得自学QT。而唯一剩下的一个小作业老师又没有讲到，我又不想看大作业（sigh），宿舍要等到5点才结束装修，所以就写下这个昨天就想写的小note好了。

就算这些废话和这篇博客毫无关系，我也还是要写在开头。

小作业的题目如下：

调整三个for循环的顺序，生成所有可能的遍历方式，同时测试在不同规模下循环体的运行时间并加以分析：

for (int i = 0; i < N; ++i)
    for (int j = 0; j < N; ++j)
        for (int k = 0; k < N; ++k)
            c[i][j][k] = a[i][j][k] + b[i][j][k];

（主要就是探究一下内存的cache机制）

总的来说，并不是一个很难完成的task。跟随群里dalao的带领，我们主要试图通过宏和shell script解决两个问题：

（1）如何避免代码重复？（也即，如何避免6个3重循环？）

（2）如何改变参数后多次运行，以达到测试的目的？

Step 1: 仿函数宏——避免代码重复

群里有同学提到了使用##, #完成所需的任务。

我一开始的思路是使用一个[6][3]的二维数组来完成这一任务：

#define f(x) (var##x)

int permute[6][3] = {{0, 1, 2}, {0, 2, 1}, {1, 0, 2}, {1, 2, 0}, {2, 0, 1}, {2, 1, 0}};

int main() 
{
    for (int i = 0; i < 6; ++i) {
       for (int f(permute[i][0]); ; )
           for (int f(permute[i][1]); ; )
               for (int f(permute[i][2]); ; )
                  // do something
}

然而非常悲壮地，它报错了。原因从一个化简的下面程序即可看出来：

#include <iostream>

using namespace std;

#define f(x) (var##x)

int main()
{
	int a = 1;
	int var1 = 1;
	cout << f(a) << endl;
}

[Error] ‘vara’ was not declared in this scope.

嗯…一般的仿函数宏不是都会把变量的值带进去吗？为什么这里是把变量的名字a带进去了呢？

这是因为#/##是宏中比较特别的两个字符，一般来说不会进行替换。

下面是一段我没有看懂也不想仔细看的替换规则：

规则1：实参替换。
本条规则描述带参数的宏的替换过程。

对于宏定义中的形参,在替换列表中,如果不是作为#或##的操作数,那么将对应实参完全
展开(相当于对实参进行求值),然后将替换列表中的形参替换掉.如果是#或##的操作数，

那么不进行替换。

规则2：多次扫描。
在所有的形参替换为实参后,对结果进行再次扫描,如果发现还有可替换的宏,则进行替换，
否则中止。

规则3：递归替换抑制。
如果在替换列表中发现当前正在展开的宏的名字，那么这里不进行替换.更进一步,在嵌套
的替换过程中发现已经替换过的宏的名字,则不进行替换。

规则4：递归预处理抑制。
如果替换后的结果形成预处理指令，则不执行这条预处理指令。

就我粗浅的理解，想要通过变量名访问、让变量的值被传进参数里面这条路在这个规则下应该是行不通了。

正当我又试了几种其它方法都行不通、打算放弃之际，突然灵光一现——想到了一个小点子！（实际上是一种折衷方案，并没有完全解决之前的问题）直接使用变量去定义包含for循环的宏：

#define FOR_LOOP(i) for (int var##i = 0; var##i < n; ++var##i)
#define FOR(i) FOR_LOOP(i)

#define TIMECOUNT(i, j, k) { startClock = clock();\  //\表示换行但仍在宏内
  FOR(i) { FOR(j) { FOR(k) { a[var0][var1][var2] = b[var0][var1][var2] + c[var0][var1][var2]; } } }\
  endClock = clock();\
  timeCount = (double)(endClock - startClock) / CLOCKS_PER_SEC;\
  outFile << " " << setprecision(6) << timeCount;\
}

const int n = 100; 
// a bunch of other definitions and initializations

int main()
{
  TIMECOUNT(0, 1, 2); TIMECOUNT(0, 2, 1);  //ijk & ikj
  TIMECOUNT(1, 0, 2); TIMECOUNT(1, 2, 0);  //jik & jki
  TIMECOUNT(2, 0, 1); TIMECOUNT(2, 1, 0);  //kij & kji
}

这样的代码相对来说还是比较好看的！

当然，这并没有解决之前的问题。如果这是一个5重循环，下面就会有120条TIMECOUNT语句，仍旧是相对比较丑陋的。

我们先跳过这一问题，进入到改变数据规模n进行测试的环节（下一环节其实提供了一个解决该问题的备选方案）。

Step 2：使用shell script进行测试

接下来问题又来了，这个文件中的数据规模n是一个常数。我们在.cpp文件中好像没有办法方便地循环改变它（至少我没有想到办法）。

然后我想到了上学期OOP课程做课程report学过一点的shell script。如果把常数变成一个宏，定义在CONST.h里：

// CONST.h
#define n 100

那么我们只需要在shell script里面重写这个文件，然后重新编译运行这个文件就好了：

#!/bin/bash

n=0

# write the head of table
echo "n ijk ikj jik jki kij kji" > table.txt
# > 意味着写入文件头部，如果文件不存在则创建文件

# for循环
for n in {32..300}
do
	# write the new const n to file CONST.h
	sed -i "/#define n/c#define n $n" CONST.h
	# sed -i（插入） "/字符串1/c字符串2" 文件名
	# 则会搜索与字符串1匹配的行，把整行内容替换为字符串2
	
	# compile and run with the new const n
	echo $n
	make
	./main
done

我们希望main.cpp中把内容写到文件的尾部：

outFile.open("table.txt", ios::app);

到此就完工啦。

事实上，仔细一想，使用shell script也可以解决之前的问题：可以从另一个写好数组内容的文件中读取数据，然后利用这些数据写出main.cpp中应该有的120条的TIMECOUNT语句。（属于曲线救国，本质上还是没有解决这个问题）

还有一个遗留问题：这样每次都要重新编译链接，比较耗时。网上查了一下可以使用配置文件，但我也并不清楚要怎么弄，就留给下次再研究啦。