コンセプト

私たちは2020年に滞在します。高い確率で、コンセプトを取得します。もちろん、将来についてのウォータープルーフの声明は難しいですが、声明は Bjarne Stroustrup からのものです (Meeting C++ 2016 at Berlin)。

古典的な概念

テンプレートを使用した汎用プログラミングの重要なアイデアは、さまざまな型で使用できる関数とクラスを定義することです。しかし、間違った型でテンプレートをインスタンス化することがよくあります。その結果、何ページにもわたる不可解なエラー メッセージが表示される場合があります。悲しいことに、C++ のテンプレートはこれで知られています。したがって、古典的な概念は C++11 の優れた機能の 1 つとして計画されました。コンパイラによって検証できるテンプレートの制約を指定できるようにする必要があります。それらの複雑さのおかげで、2009 年 7 月に標準から削除されました。 (Bjarne Stroustrup)

コンセプト

C++20 では概念が得られます。概念は最初の実装では単純化された古典的な概念ですが、提供できることはたくさんあります。

彼ら

コンセプトはコンセプト ライトと呼ばれることもありますが、その機能は決してライトではなく、1 回の投稿で紹介することはできません。したがって、ポイント4と5は後の投稿に延期します。約束しました!

プログラムのコンパイル時間や実行時間を追加することなく、メリットが得られます。概念は Haskell の型クラスに似ています。概念は、構文上の制限ではなく、セマンティック カテゴリを説明します。標準ライブラリの型については、DefaultConstructible、MoveConstructible、CopyConstructible、MoveAssignable、CopyAssignable、または Destructible などのライブラリの概念を取得します。コンテナーについては、ReversibleContainer、AllocatorAwareContainer、SequenceContainer、ContinousContainer、AssociativeContainer、または UnorderedAssociativeContainer などの概念を取得します。概念とその制約については、cppreference.com で読むことができます。

概念を説明する前に、Haskell の型クラスを見てみましょう。

Haskell の型クラス

型クラスは、同様の型のインターフェイスです。型が型クラスのメンバーである場合、特定のプロパティが必要です。型クラスは、オブジェクト指向プログラミングでインターフェイスが果たす役割と同様の役割を、ジェネリック プログラミングで果たします。 Haskell の型クラス階層の一部をここで見ることができます。

型クラス Eq のメンバーである場合、その型にとって特別なことは何ですか? Eq は平等を表し、そのメンバーに次のことを要求します:

class Eq a where
 (==) :: a -> a -> Bool
 (/=) :: a -> a -> Bool
 a == b = not (a /= b)
 a /= b = not (a == b)

Eq では、その型が関数の等価 (==) と不等価 (/=) をサポートする必要があります。式 a -> a -> Bool は、関数のシグネチャを表します。この関数は、2 つの同一の型 a を取り、ブール値を返します:Bool.ただし、具象型の場合、等式は不等式にマッピングされ、その逆も同様であるため、等式または不等式を実装するだけで十分です。両方の関数のデフォルトの実装は、最後の 2 行で提供されます。

次の抜粋されたコードにより、組み込み型 Bool は型クラス Eq のインスタンスになります。

instance Eq Bool where
 True == True = True
 False == False = True
 _ == _ = False

Haskell の型クラスは階層を構築します。型クラス Ord は、型クラス Eq のサブクラスです。したがって、型クラス Ord のインスタンスは、型クラス Eq のメンバーである必要があり、さらに比較演算子をサポートする必要があります。

Haskell は、ある種のクラスに必要な関数を自動的に作成できます。したがって、データ型 day の朝と午後の値が等しいかどうかを比較して出力できます。型クラス Eq と Show から Day を導出するだけです。

data Day= Morning | Afternoon
 deriving (Eq,Show)

これで、対話型 Haskell シェルでデータ型 Day を直接テストできます。対話型シェルの正式な名前は REPL です。 Python や Perl などの多くのプログラミング言語には REPL があります。 REPL は R の略です ead E P を評価する リント L おっと.

Haskell の型クラスには、さらに多くの機能があります。たとえば、独自のタイプのクラスを定義できます。

関数、クラス、およびクラスのメンバーの概念

概念はテンプレート宣言の一部です。

関数

関数テンプレートの並べ替えには

template<Sortable Cont>
void sort(Cont& container){...}

コンテナはソート可能でなければなりません。テンプレート パラメーターの要件をより明示的に定義することもできます。

template<typename Cont>
 requires Sortable<Cont>()
void sort(Cont& container){...}

Sortable は、述語である定数式でなければなりません。つまり、式はコンパイル時に評価可能で、ブール値を返す必要があります。

ソート不可能なコンテナ lst でソート アルゴリズムを呼び出すと、コンパイラから固有のエラー メッセージが表示されます。

std::list<int> lst = {1998,2014,2003,2011};
sort(lst); // ERROR: lst is no random-access container with <

あらゆる種類のテンプレートにコンセプトを使用できます。

クラス

したがって、テンプレート引数としてオブジェクトのみを受け入れるクラス テンプレート MyVector を定義できます。

template<Object T>
class MyVector{};

MyVector<int> v1; // OK
MyVector<int&> v2 // ERROR: int& does not satisfy the constraint Object

ここで、コンパイラは、a ポインター (int&) がオブジェクトではないと不平を言います。 MyClass はさらに調整できます。

クラスのメンバー

template<Object T>
class MyVector{
 ...
 requires Copyable<T>()
 void push_back(const T& e);
 ...
};

MyVector のメソッド push_back では、テンプレート引数がコピー可能である必要があります。

拡張機能

テンプレートは、そのテンプレート パラメータに対して複数の要件を持つことができます。

複数の要件

template <SequenceContainer S,EqualityComparable<value_type<S>> T>
Iterator_type<S> find(S&& seq, const T& val){...}

関数テンプレート find には 2 つの要件があります。一方では、コンテナーはその要素を線形配置 (SequenceContainer) で格納する必要があり、他方では、コンテナーの要素は同等である必要があります:EqualityComparable>).

概念は関数のオーバーロードをサポートします。

関数のオーバーロード

template<InputIterator I>
void advance(I& iter, int n){...}

template<BidirectionalIterator I>
void advance(I& iter, int n){...}

template<RandomAccessIterator I>
void advance(I& iter, int n){...}

std::list<int> lst{1,2,3,4,5,6,7,8,9};
std::list<int>:: iterator i= lst.begin();
std::advance(i,2); // BidirectionalIterator

関数テンプレートの Advance は、その反復子 iter n の位置をさらに進めます。それに応じて、イテレータがフォワードの場合、双方向のランダム アクセス イテレータのさまざまな関数テンプレートが適用されます。 std::list を使用すると、BidirectionalIterator が選択されます。

コンセプトは、クラス テンプレートの特殊化もサポートします。

クラス テンプレートの特殊化

template<typename T>
class MyVector{};

template<Object T>
class MyVector{};

MyVector<int> v1; // Object T
MyVector<int&> v2 // typename T

したがって、コンパイラは MyVector v2 を最初の行の一般的なテンプレートにマップします。コンパイラは、特殊化テンプレート