Question

对 C++ 来说，泛型编程和使用模板的元编程已经取得了巨大的成功。但是，对泛型组件的接口却迟迟未能以一种令人满意的方式进行合适的规范。例如，在 C++98 中，标准库算法大致是如下规定的：

template<typename Forward_iterator, typename Value>
ForwardIterator find(Forward_iterator first, Forward_iterator last,
                              const Value & val)
{
    while (first != last && *first != val)
        ++first;
    return first;
}

C++ 标准规定：

• 第一个模板参数必须是前向迭代器。
• 第二个模板参数类型必须能够使用 == 与该迭代器的值类型进行比较。
• 前两个函数参数必须标示出一个序列。

这些要求是隐含在代码中的：编译器所要做的就是在函数体中使用模板参数。结果是：极大的灵活性，对正确调用生成出色的代码，以及对不正确的调用有糟糕得一塌糊涂的错误信息。解决方案显而易见，将前两项条件作为模板接口的一部分来指定：

template<forward_iterator Iter, typename Value>
    requires equality_comparable<Value, Iter::value_type>
forward_iterator find(Iter first, Iter last, const Value& val);

这大致就是 C++20 所提供的了。注意 equity_comparable 概念，它捕获了两个模板参数之间必需有的关系。这样的多参数概念非常常见。

表达第三个要求（[first:last) 是一个序列）需要一个库扩展。C++20 在 Ranges 标准库组件（§9.3.5）中提供了该特性：

template<range R, typename Value>
    requires equality_comparable<Value, Range::value_type>
forward_iterator find(R r, const Value& val)
{
    auto first = begin(r);
    auto last = end(r);
    while (first!=last && *first!=val)
        ++first;
    return first;
}

为了规范模板对其参数的要求，对其提供良好支持，有过数次尝试。本节会进行描述：

• §6.1：概念的早期历史
• §6.2：C++0x 中的概念
• §6.3：Concepts TS
• §6.4：C++20 中的概念