🍁 😏 🤚 C ++ 20での概念的な並べ替え 🌓 🙍🏾 👩🏻‍🎤

事前に変更に備えておく方が良いので、C ++ 20標準、つまりconceptに含まれるものを検討することをお勧めします。

コンセプトステータス

現在、概念には技術仕様（ TS：技術仕様 ）のステータスがあります： ISO / IEC TS 19217：2015を説明する文書。このようなドキュメントは、言語標準の革新を採用する前に、これらの革新をC ++コミュニティでテストおよび調整するために必要です。 gccコンパイラは、2015年以降、実験モードで概念の技術仕様をサポートしています。

技術仕様のコンセプトと現在のドラフトC ++ 20のコンセプトは異なるが、それほど多くないことは注目に値します。この記事では、技術仕様のバリアントについて説明します。

理論

クラスおよび関数テンプレートは制限を受ける場合があります。制約は、テンプレート引数に要件を課します。概念は、このような制約の名前付きセットです。各概念は、これらの制約をテストするブール関数（述語）です。検証は、概念または制限に関連付けられたテンプレートをインストールする際のコンパイル段階で実行されます。そのようなチェックが失敗すると、コンパイラはどのテンプレート引数がどの制約のチェックに失敗したかを示します。

練習する

概念の意味と目的が理解できたので、構文を検討できます。概念の定義には、変数と関数の2つの形式があります。変数の形式に興味があります。通常のテンプレート変数の定義に非常に似ていますが、 conceptキーワードがあります。

template<typename T> concept bool MyConcept = /* ... */;

コメントの代わりに、boolにキャストされるconstexpr式を記述する必要があります。この式は、テンプレート引数の制限です。テンプレートを概念に限定するには、typename（またはclass）の代わりにその名前を使用する必要があります。

たとえば、整数の場合：

 // (         //     ) #include <type_traits> template<typename T> //    concept bool MyIntegral = std::is_integral<T>::value; //template <typename T> template<MyIntegral T> bool compare (T a, T b) { return a < b; } void foo () { compare (123u, 321u); /// OK compare (1.0, 2.0); /** :    MyIntegral (std::is_integral<double>::value = false) */ }

要件式を使用して、より複雑な制約を設定できます。要件式は、整形式、式の戻り値、型の存在を検証できます。構文はここで十分に解析されます。

 #include <unordered_set> #include <vector> template<typename T> concept bool MyComparable = requires (T a, T b) { a < b; /// ,     { a < b } -> bool; /// ,      bool }; template<MyComparable T> bool compare (T a, T b) { return a < b; } void foo () { std::vector<int> vecA = {1, 2, 3}, vecB = {1, 2, 4}; std::unordered_set<int> setA = {1, 2, 3}, setB = {1, 2, 4}; compare (vecA, vecB); /// OK compare (setA, setB); /**    MyComparable std::unordered_set    .  ( a < b )  . */ }

仕分け

並べ替えを書く際に概念はどのように役立ちますかアルゴリズム自体は変更されませんが、概念を使用してソートパターンを改善できます。この例を考えてみましょう：

 #include <algorithm> struct NonComparable {}; int main () { std::vector<NonComparable> vector = {{}, {}, {}, {}, {}, {}, {}, {}}; std::sort (vector.begin(), vector.end()); //  }

エラーは、NonComparable構造に比較演算がないことです。コンパイラエラーがどのように見えるか想像できますか？そうでない場合は、スポイラーの下を見てください。

gcc（7.2.1）CentOS

 [username@localhost concepts]$ g++ -std=c++17 main.cpp In file included from /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/stl_algobase.h:71:0, from /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/vector:60, from main.cpp:1: /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/predefined_ops.h: In instantiation of 'constexpr bool __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter::operator()(_Iterator1, _Iterator2) const [with _Iterator1 = __gnu_cxx::__normal_iterator<NonComparable*, std::vector<NonComparable> >; _Iterator2 = __gnu_cxx::__normal_iterator<NonComparable*, std::vector<NonComparable> >]': /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/stl_algo.h:81:17: required from 'void std::__move_median_to_first(_Iterator, _Iterator, _Iterator, _Iterator, _Compare) [with _Iterator = __gnu_cxx::__normal_iterator<NonComparable*, std::vector<NonComparable> >; _Compare = __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter]' /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/stl_algo.h:1921:34: required from '_RandomAccessIterator std::__unguarded_partition_pivot(_RandomAccessIterator, _RandomAccessIterator, _Compare) [with _RandomAccessIterator = __gnu_cxx::__normal_iterator<NonComparable*, std::vector<NonComparable> >; _Compare = __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter]' /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/stl_algo.h:1953:38: required from 'void std::__introsort_loop(_RandomAccessIterator, _RandomAccessIterator, _Size, _Compare) [with _RandomAccessIterator = __gnu_cxx::__normal_iterator<NonComparable*, std::vector<NonComparable> >; _Size = long int; _Compare = __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter]' /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/stl_algo.h:1968:25: required from 'void std::__sort(_RandomAccessIterator, _RandomAccessIterator, _Compare) [with _RandomAccessIterator = __gnu_cxx::__normal_iterator<NonComparable*, std::vector<NonComparable> >; _Compare = __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter]' /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/stl_algo.h:4836:18: required from 'void std::sort(_RAIter, _RAIter) [with _RAIter = __gnu_cxx::__normal_iterator<NonComparable*, std::vector<NonComparable> >]' main.cpp:6:44: required from here /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/predefined_ops.h:43:23: error: no match for 'operator<' (operand types are 'NonComparable' and 'NonComparable') { return *__it1 < *__it2; } ~~~~~~~^~~~~~~~ In file included from /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/stl_algobase.h:67:0, from /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/vector:60, from main.cpp:1: /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/stl_iterator.h:888:5: note: candidate: template<class _IteratorL, class _IteratorR, class _Container> bool __gnu_cxx::operator<(const __gnu_cxx::__normal_iterator<_IteratorL, _Container>&, const __gnu_cxx::__normal_iterator<_IteratorR, _Container>&) operator<(const __normal_iterator<_IteratorL, _Container>& __lhs, ^~~~~~~~ /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/stl_iterator.h:888:5: note: template argument deduction/substitution failed: In file included from /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/stl_algobase.h:71:0, from /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/vector:60, from main.cpp:1: /opt/rh/devtoolset-7/root/usr/include/c++/7/bits/predefined_ops.h:43:23: note: 'NonComparable' is not derived from 'const __gnu_cxx::__normal_iterator<_IteratorL, _Container>' { return *__it1 < *__it2; } ~~~~~~~^~~~~~~~  ..

コード内のこのような小さなエラー、およびコンパイラー内の非常に大きなエラー。 ~~アビドニー、はい！？~~

このようなエラーは概念の助けを借りて減らすことができます。そのため、それらを使用してラッパーを作成します。ソートにはイテレータが必要なので、ソート可能なイテレータの概念を記述する必要があります。このようなイテレーターには、いくつかの小さなコンセプトが必要です。たとえば、比較可能なオブジェクト（上記）、交換されたオブジェクト：

 template<typename T> concept bool MySwappable = requires (T a, T b) { std::swap(a, b); //   };

ローミングオブジェクト

 template<typename T> concept bool MyMovable = requires (T a) { T (std::move(a)); //    a = std::move(a); //    };

ランダムアクセス反復子

 template<typename T> concept bool MyRAIterator = requires (T it) { typename T::value_type; //       it++; //     Random Access  it--; it += 2; it -= 2; it = it + 2; it = it - 2; { *it } -> typename T::value_type; //   };

すべての単純な概念の準備ができたら、Sortableイテレータの複合概念を定義できます。

 template<typename T> concept bool MySortableIterator = MyRAIterator<T> && //    MyMovable<typename T::value_type> && //   MyComparable<typename T::value_type> && //   MySwappable<typename T::value_type>; //

それを使用して、ラッパーが記述されます。

 template<MySortableIterator T> void conceptualSort (T begin, T end) { std::sort (begin, end); }

比類のないオブジェクトで「概念」ソートを呼び出すと、

 struct NonComparable {}; int main () { std::vector<NonComparable> vector = {{}, {}, {}, {}, {}, {}, {}, {}}; conceptualSort (vector.begin(), vector.end()); //  }

コンパイルエラーは16行しかかかりません。

gcc（7.2.1）CentOS

 [markgrin@localhost concepts]$ g++ -std=c++17 -fconcepts main.cpp main.cpp: In function 'int main()': main.cpp:49:49: error: cannot call function 'void conceptualSort(T, T) [with T = __gnu_cxx::__normal_iterator<NonComparable*, std::vector<NonComparable> >]' conceptualSort (vector.begin(), vector.end()); ^ main.cpp:41:6: note: constraints not satisfied void conceptualSort (T begin, T end) { ^~~~~~~~~~~~~~ main.cpp:36:14: note: within 'template<class T> concept const bool MySortableIterator<T> [with T = __gnu_cxx::__normal_iterator<NonComparable*, std::vector<NonComparable> >]' concept bool MySortableIterator = MyRAIterator<T> && MyMovable<typename T::value_type> && ^~~~~~~~~~~~~~~~~~ main.cpp:12:14: note: within 'template<class T> concept const bool MyComparable<T> [with T = NonComparable]' concept bool MyComparable = requires (T a, T b) { ^~~~~~~~~~~~ main.cpp:12:14: note: with 'NonComparable a' main.cpp:12:14: note: with 'NonComparable b' main.cpp:12:14: note: the required expression '(a < b)' would be ill-formed

もちろん、最初はエラーの内容を理解するのはまだそれほど簡単ではありませんが、いくつかの「概念的な」エラーの後、数秒で読み始められます。

おわりに

もちろん、 エラーの長さを減らすことがイノベーションの唯一の利点ではありません。テンプレートは制限により安全です。 名前付きの概念のおかげで、コードはより読みやすくなります（最も頻繁に使用されるものはライブラリに含まれます）。一般的に、C ++はその機能（テンプレート）部分で拡張されます。

C ++ 20での概念的な並べ替え

コンセプトステータス

理論

練習する

仕分け

おわりに

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