Boost中应用的泛型编程技术

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>
OutputIterator
copy(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_t

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