Boost中应用的泛型编程技术
作者：David Abrahams

提交者：eastvc 发布日期：2003-9-20 10:16:13
原文出处：http://www.cpphelp.net/issue/gpt.html

译者：Merlin Ran
英文原文：http://www.boost.org/more/generic_programming.html

1、何谓泛型编程

泛型编程（Generic Programming）关注于产生通用的软件组件，让这些组件在不同的应用场合都能很容易地重用。在C++中，类模板和函数模板是进行泛型编程极为有效的机制。有了这两大利器，我们在实现泛型化的同时，并不需要付出效率的代价。

作为泛型编程的一个简单例子，让我们看一下在C库中如何让memcpy()函数泛型化。一种实现方法可能是这样的：

void* memcpy(void* region1, const void* region2, size_t n){ const char* first = (const char*)region2; const char* last = ((const char*)region2) + n; char* result = (char*)region1; while (first != last) *result++ = *first++; return result;} 

这个memcpy()函数已经在一定程度上进行了泛型化，采取的措施是使用void*，这样该函数就可以拷贝不同类型的数组。但如果我们想拷贝的数据不是放在数组里，而是由链表来存放呢？我们能不能扩展这个概念，让它可以拷贝任意的序列？看看memcpy()的函数体，这个函数对传入的序列有一个_最小需求_：它需要用某种形式的指针来遍历这个序列；访问指针正指向的元素；把元素写到目的地；比较指针以判断何时停止拷贝。C++标准库把这样的需求进行分组，称之为概念（concepts）。在这个例子中就有输入迭代器（对应于region1）和输出迭代器（对应于region2）这两个概念。

如果我们把memcpy()用函数模板重写，使用输入迭代器和输出迭代器作为模板参数来描述对序列的需求，我们就可以写出一个具有较高重用性的copy()函数：

template <typename InputIterator, typename OutputIterator>OutputIteratorcopy(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result){ while (first != last) *result++ = *first++; return result;} 

使用这个泛型的copy()函数，我们可以拷贝各种各样的序列，只要它满足了我们指定的需求。对外提供了迭代器的链表，比如std::list，也可以通过我们的copy()函数来拷贝：

#include <list>#include <vector>#include <iostream>int main(){ const int N = 3; std::vector<int> region1(N); std::list<int> region2; region2.push_back(1); region2.push_back(0); region2.push_back(3); std::copy(region2.begin(), region2.end(), region1.begin()); for (int i = 0; i < N; ++i) std::cout << region1[i] << " "; std::cout << std::endl;} 

2、何谓概念？

概念就是需求的集合，这些需求可以包含有效表达式、相关类型、不变性，以及复杂度保证。满足概念中所有需求的类型，称之为此概念的一个样例。一个概念可以是对别的概念的扩展，称之为概念的细化。

• 有效表达式：任意的C++表达式。若某类型是概念的一个样例，那么把该类型的一个对象代入此表达式中，该表达式必能通过编译。
• 相关类型：与样例相关的一些类型，它们和样例共同出现在一个或多个有效表达式中。如果样例类型是自定义类型，则相关类型可以由类定义中所嵌套的一些typedef来访问。相关类型经常也通过traits类来访问。
• 不变性：对象的一些运行时特征，必须为真。所有用到这个对象的函数，都必须保持这种特征。不变性通常以前置条件和后置条件的形式出现。
• 复杂度保证：对概念中的有效表达式执行所需时间或资源所做的限制。

C++标准库中所使用的概念在SGI STL网站上有详细的文档说明。

3、Traits

traits类为访问编译时实体（类型、整数常量，或者地址）的相关信息提供了一条途径。比如，类模板std::iterator_traits<T>看起来是这个样子：

template <class Iterator>struct iterator_traits { typedef ... iterator_category; typedef ... val 
 
 
   按照类型名称动态创建对象  泛型编程-转移构造函数(Generic Programming: Move Constructor)