Exponential compile times with template metaprogramming

I have the following C++ program I have been playing around with:

#include <iostream>

enum class Channel
{
    Value
};

template <size_t graphIdx, size_t nodeIdx>
struct IdxToNode;

template <size_t graphIdx, size_t nodeIdx, size_t... downstreamNodeIdxs>
struct Propogate
{
    static inline void propogate()
    {
        (IdxToNode<graphIdx, downstreamNodeIdxs>::Type::template calc<nodeIdx>(), ...);
    }
};

template <size_t graphIdx, size_t nodeIdx, Channel channel, typename ReturnType>
struct Get
{
    static inline const ReturnType &get()
    {
        using NodeType = IdxToNode<graphIdx, nodeIdx>::Type;
        if constexpr (channel == Channel::Value) {
            return NodeType::value_;
        } else {
            static_assert(false, "Invalid channel value");
        }
    };
};

template <size_t graphIdx>
struct Globals
{
    static inline double *bufPtr_{nullptr};
};

template <size_t graphIdx, size_t nodeIdx, size_t... downstreamNodeIdxs>
struct Source
{
    static inline double value_{0.0};

    static inline void calc() { Propogate<graphIdx, nodeIdx, downstreamNodeIdxs...>::propogate(); }
};

template <size_t graphIdx, size_t nodeIdx, size_t lhsIdx, size_t rhsIdx, Channel lhsChannel,
          Channel rhsChannel, typename OpType, OpType init>
struct Sum
{
    static inline OpType value_{init};

    template <size_t clock>
    static inline void calc()
    {
        value_ = Get<graphIdx, lhsIdx, lhsChannel, OpType>::get() +
                 Get<graphIdx, rhsIdx, rhsChannel, OpType>::get();
    }
};

template <size_t graphIdx, size_t nodeIdx, size_t aIdx, size_t inputNodeIdx, Channel channel>
struct Output
{
    template <size_t clock>
    static inline void calc()
    {
        double value = Get<graphIdx, inputNodeIdx, channel, double>::get();
        Globals<graphIdx>::bufPtr_[aIdx] = value;
    }
};

/***** START *****/
template<>
struct IdxToNode<0, 0>
{
    using Type= Source<0, 0, 1, 2, 3, 4>;
};
template<>
struct IdxToNode<0, 1>
{
    using Type = Sum<0, 1, 0, 0, Channel::Value, Channel::Value, double, 0.0>;
};
template<>
struct IdxToNode<0, 2>
{
    using Type = Sum<0, 2, 0, 1, Channel::Value, Channel::Value, double, 0.0>;
};
template<>
struct IdxToNode<0, 3>
{
    using Type = Sum<0, 3, 0, 2, Channel::Value, Channel::Value, double, 0.0>;
};
template <>
struct IdxToNode<0, 4>
{
    using Type = Output<0, 4, 0, 3, Channel::Value>;
};
/***** END *****/

int main()
{
    double x = 0;
    Globals<0>::bufPtr_ = &x;
    using Source = IdxToNode<0, 0>::Type;
    Source::value_ = 10;
    Source::calc();
    std::cout << x << std::endl;
}

The objective is to link a bunch of types together at compile time so that the hot path at runtime is fast. The example here compiles very quickly but as I expand the number of intermediate Sum nodes to higher numbers things start getting really slow. More importantly the compile times seem to grow super linearly.

I made the following rough measurements:

1000 nodes -> 1.7 seconds
2000 nodes -> 5.3 seconds
3000 nodes -> 13.2 seconds
4000 nodes -> 27.7 seconds
5000 nodes -> 50.7 seconds

Ideally I would like to be able to compile with something like 1,000,000 nodes in a reasonable time (no longer than 10 minutes). If things scaled at O(N) where N is the number of nodes this seems quite achievable.

Is there something about my code that is not O(N) in terms of compile time?

12

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật