在通用编程/TMP 世界中，模型/策略和“概念”到底是什么？

Question

我想在一处了解这三个概念的精确而简洁的定义。答案的质量应该取决于以下两点。

1. 显示一个简单的代码片段来展示该概念/技术的用途和用途。
2. 足够简单易懂，以便没有接触过该领域的程序员也能掌握。

注意：

可能有很多正确答案，因为每个概念都有许多不同的方面。 如果有很多好的答案，我最终会将问题转为 CW 并汇总答案。

-- 接受后编辑 --

Boost 有一篇关于通用编程概念的很好的文章

Answer 1

概念是对类型的一组要求。例如，您可以有一个名为“RandomAccessible”的概念，它要求在 O(1) 时间内实现 operator[](int) 的类型。

由于概念从即将推出的 C++ 标准中被删除，它们仅作为文档无形地存在于 C++ 中。例如，您可以阅读SGI 对容器概念的描述。

当一种类型满足某个概念的所有要求时，您可以将其称为该概念的模型。例如，std::vector 是 Container 概念的模型（或者等效地，std::vector“models”Container）。

最后，策略是一个行为单元，它可以与其他行为单元结合起来构建复杂的类。例如，假设您想构建两个类：一个固定大小的数组和一个动态调整大小的数组。这两个类都有很多共享功能，但只是存储机制和某些功能不同（例如，您不能在固定大小的数组上调用 push_back）。

template <class T, class StoragePolicy>
class array : public StoragePolicy
{
public:
  T& operator[](int i) { return data[i]; }
};

template <class T, int N>
class fixed_storage
{
  T data[N];
};

template <class T>
class dynamic_storage
{
  T* data;

public:
  void push_back(const T& value) 
  {
    // Code for dynamic array insertion
  }
};

用法如下：

int main()
{
  array<int, fixed_storage<int, 10> > fixed_array;
  array<int, dynamic_storage<int> > dynamic_array;

  dynamic_array.push_back(1);
  fixed_array[9] = dynamic_array[0];
}

显然这是一个非常粗糙且不完整的示例，但我希望它能够阐明策略背后的概念。

请注意，在示例中，我们可以说 fixed_storage 和 dynamic_storage 是 StoragePolicy 概念的“模型”。当然，我们需要正式定义 StoragePolicy 概念对其模型的要求。在这种情况下，只需定义一个可索引的 data 成员变量即可。

Answer 2

SGI 文档将“模型”称为 C++0x 提案中作为“概念”引入的内容：它是编译时，相当于 OO 建模中的“接口”。它总结了通用代码对模板参数提出的要求。

例如，您可以说 std::transform 函数的 OutputIterator 参数应该实现 operator++() 和 operator=( T ) 以便该功能正常工作。

策略是另一回事：它使算法可以从外部更改。一个很好的例子是 stl 容器中较少使用的 Allocator 参数：它告诉算法如何分配内存。如果愿意，可以创建一个 std::vector，其中整个 vector 函数将在云端而不是在云端分配内存。堆。 （请注意，我不太容易实现这个分配器）。

Answer 3

概念是类型必须满足的一组要求，以便对概念进行建模。

例如，如果对于类型为 的一对对象 a 和 b，则类型 T 为 LessThanComparable T 表达式 a < b 格式良好，可转换为 bool 并产生严格的弱排序关系。 int 类型是 LessThanComparable 模型的示例。

概念可以形成细化层次结构。如果A 的需求是B 的需求的超集，则概念A 是概念B 的细化。例如， Bi DirectionIterator 是 < a href="http://www.sgi.com/tech/stl/ForwardIterator.html" rel="nofollow noreferrer">ForwardIterator。

概念用于限制模板可以专用的类型集。例如，std::sort 算法可以接受一对对象，只要它们建模 RandomAccessIterator。

std::vector<int> vec;
std::list<int> list;

// OK, std::vector<int>::iterator is a model of `RandomAccessIterator`.
std::sort(vec.begin(), vec.end());

// error, std::list<int>::iterator is only a model of `BidirectionalIterator`.
std::sort(list.begin(), list.end());

请注意，概念是 C++ 标准和各种其他文档中使用的非正式对象。该语言不直接支持概念（还）。