什么是 concept 技术?STL 中提到并使用了,好象是类似约束方面的东东!哪位大侠能结合实例给俺讲解一下,尽量通俗一点!

什么是 concept 技术?
STL 中提到并使用了,好象是类似约束方面的东东!
哪位大侠能结合实例给俺讲解一下,尽量通俗一点!

在Generic Programming当中,一个重要的概念就是Concept（滑稽的是,如果把这个Concept也翻译成“概念”,那就狗屁不通了.我倾向于说它是 “操作集”）.Concept就是一组操作,如果一个type具有这些操作,那么就说这个type是这个Concept的一个model.
这其中的思想有那么一丁点像是OO当中的interface,一个class如果实现了一个interface,那么它就可以被当作这个interface来用.同样,如果一个type是一个Concept的model,那么所有接受这个Concept的操作也就可以接受这个type.
例如,在STL中,stable_sort这个算法必须接受RandomAccessIterator,这里RandomAccessIterator就是一个 Concept,它规定自己的model必须可以进行下标运算,那么不满足这个Concept的type就无法被编译器接受（搞笑的是我在VC71里面把 list 的iterator传给stable_sort,它居然欣然接受,要知道list的iterator应该只是一个 BidirectionalIterator 啊,比RandomAccessIterator弱多了.不过仔细看看代码,发现VC71的stable_sort接受 BidirectionalIterator就够了,不知道是好还是坏）.在gcc下面如果传递一个BidirectionalIterator给 stable_sort,会得到一堆不知所云的错误提示,让人摸不着头脑.
C++语言本身并没有对于Concept的直接支持,STL解决这个问题的办法是用了一些traits来限制iterator的特性,以达到在编译时期检查Concept的目的.但是traits导致的编译错误提示实在是太可怕了,我非常怀疑有哪个正常人可以从这些错误提示推测出自己错在哪里.
在boost库里面,提供了一个 ConceptCheck库,它可以帮助我们写出带有Concept检查的代码,而且没有运行时的开销,一旦用户违反Concept限制,输出的错误提示也比较好懂.举个例子先,如果STL里面有ConceptCheck,那么它的stable_sort大约会这样：
#include
template
void stable_sort(RandomAccessIter first, RandomAccessIter last)
{
function_requires< RandomAccessIteratorConcept >();
//... bla bla bla.
}
有了这个 function_requires ,如果再传递给它list的iterator,编译器（VC71）就会报这样的错：
c:\boost_1_31_0\boost\concept_check.hpp(642): error C2676: 二进制“+=” : “std::list::iterator”不定义该运算符或到预定义运算符可接收的类型的转换
with
[
_Ty=int
]
当然还有很多别的,但是至少它说了一点：传入的iterator不满足某个运算.这对于用户来说,应当是一个很有用的提示.
使用Concept Check还有一个额外的好处,那就是调用一个 function_requires可远比写一些traits容易,而且代码也清晰好维护.
这个好用的 function_requires 就定义在concept_check.hpp当中：
template
inline void function_requires(mpl::identity* = 0)
{
#if !defined(NDEBUG)
void (Concept::*x)() = BOOST_FPTR Concept::constraints;
ignore_unused_variable_warning(x);
#endif
}
换句话说,function_requires只在Debug中起作用,那么是不是在Debug当中它就添加了overhead呢?其实也没有,仔细看看代码：
void (Concept::*x)() = BOOST_FPTR Concept::constraints;
这一句取constraints的地址.妙就妙在它让编译器“注意到”constraints,但又没有真正调用constraints,而 constraints是一个虚函数,做实际的check.例如在RandomAccessIteratorConcept（检查iterator是否符合RandomAccessIterator的Concept）当中,constraint是这个样子：
template
struct RandomAccessIteratorConcept
{
void constraints() {
function_requires< BidirectionalIteratorConcept >();
function_requires< ComparableConcept >();
#ifndef BOOST_NO_STD_ITERATOR_TRAITS
typedef typename std::iterator_traits::iterator_category C;
function_requires< ConvertibleConcept< C,
std::random_access_iterator_tag> >();
typedef typename std::iterator_traits::reference R;
#endif
i += n; // require assignment addition operator
i = i + n; i = n + i; // require addition with difference type
i -= n; // require assignment subtraction operator
i = i - n; // require subtraction with difference type
n = i - j; // require difference operator
(void)i[n]; // require element access operator
}
TT a, b;
TT i, j;
#ifndef BOOST_NO_STD_ITERATOR_TRAITS
typename std::iterator_traits::difference_type n;
#else
std::ptrdiff_t n;
#endif
};
从这个实现中我们完全可以读出RandomAccessIterator的具体含义：
1. 它必须是一个BidirectionalIterator
2. 它必须满足“可比较 (Comparable)”的Concept
3. 它还必须满足“可转换 (Convertible)”的Concept,而且是转换成自己的iterator_category类别
4. 它必须定义了reference这个type
5. 这是最重要的,它必须有difference_type,而且可以进行 +, -, +=, -= 的运算
还要记得,由于这个函数没有真正的被调用过,所以无论你怎么写,它都不会变成实际的代码,所以也不会影响运行效率的!
boost库除了提供了一系列的Concept Check以外,也鼓励我们自己写Concept Check,至于写法,从这个RandomAccessIteratorConcept的写法,大家也可以看出些端倪了：很简单的.