用概念编程

Posted on April 27, 2013

C++ 爸爸对 c++11 提出了一个 “模板概念” 提案,可是又亲自否决了它。因为他觉得还不够好,还要继续研究一番才行。C++是一个严谨的语言,新特性的加入要小心谨慎。

虽然提案没有通过,但是,C++爸爸俨然已经将那个 C with Class 的语言进化了,C++不再是一个 C with Class 的语言,而是迈出了“概念”编程的一步。

概念编程在C++中由来已久,C++爸爸的提案就是为了在语言级更好的支持概念编程。在语言没有支持到家的时候,通过修修补补,也还是能将就使用。

什么是用概念编程呢? 简单的来说,就是弱化类型,强调概念。比如 std::sort , 它的参数是什么呢? 他的参数可以是任何一种迭代器所表示的区间。任何类型的迭代器都可以。不论是指向int的还是string的还是你自己定义的类。这就是 std::sort 所需要的参数的概念。因为在人脑中,对一样东西排序可不需要知道他是数组还是链表。std::sort 对于 迭代器指向的对象也有一个要求:必须能比较大小。不能比较大小的东西还能排序么?

那么这就是 std::sort 所提出的概念要求。以概念编程,就越来越接近人脑的思维。人不再需要将抽象的概念具像为C语言中的基本类型。

前段时间我写的 boost 编码 base64 也是概念编程的产物。因为你不用再幸苦的思索base64的编码算法了。只要依据 base64 的描述就可以写出编解码的代码了。

根据base64概念,编码过程就是 6bit 为一个单位,然后转化为 ASCII 字符。那么就简单了,你需要一个将输入流转化为6bit的迭代器。也就是 boost::archive::iterators::transform_width 这个迭代器,模板参数区分别是 6, 8, char。接着你获得了 6bit 的数据,然后通过base64_from_binary这个迭代器输入6bit数据输出ASCII编码。

将迭代器嵌套起来,就就获得了一个 base64 编码器了。 base64_from_binary<transform_width<6,8,char> > 就是一个 base64 编码的迭代器了。输入二进制数据,输出base64编码的数据。有使用 ,你还需要每78个字符换行,那么简单到再嵌入一个 boost::archive::iterators::insert_linebreaks 就可以自动的插入换行符了!

同样的,一个 base64 解码器也非常简单,首先是一个 boost::archive::iterators::remove_whitespace 迭代器,移除空白字符,如那个每78字符换行,然后是 boost::archive::iterators::binary_from_base64 从 ASCII 生成 6bit数据,接着是 boost::archive::iterators::transform_width 和编码反过来,模板参数为 <8, 6, char> 将6bit输入拼成8bit输出。

看,只要使用概念就可以完成编程了! 千万不要当心效率问题,编译器能将这种多重间接的迭代器访问给优化为单个指针访问。不要低估编译器的优化能力。

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