为什么在 C++ 中对模板施加类型约束是不好的？

In 这个问题 https://stackoverflow.com/questions/874298/c-templates-that-accept-only-certain-typesOP询问限制模板将接受哪些类。总结一下，Java 中的同等功能很糟糕；并且不要这样做。

我不明白为什么这很糟糕。鸭子打字无疑是一个强大的工具；但在我看来，当一个类看起来时，它会导致令人困惑的运行时问题close（相同的函数名称）但行为略有不同。而且您不一定依赖编译时检查，因为如下示例：

struct One { int a; int b };
struct Two { int a; };

template <class T>
class Worker{
    T data;

    void print() { cout << data.a << endl; }

    template <class X>
    void usually_important () { int a = data.a; int b = data.b; }
}

int main() {
    Worker<Two> w;
    w.print();
}

Type Two会允许Worker编译only if usually_important不被调用。这可能会导致一些实例化Worker编译和其他甚至不在同一个程序中。

不过，在这样的情况下。责任就推到了设计者身上ENGINE确保它是一个有效的类型（之后它们应该继承ENGINE_BASE）。如果不这样做，就会出现编译器错误。对我来说，这似乎更安全，同时不会施加任何限制或增加太多额外的工作。

class ENGINE_BASE {}; // Empty class, all engines should extend this

template <class ENGINE>
class NeedsAnEngine {
    BOOST_STATIC_ASSERT((is_base_of<ENGINE_BASE, ENGINE>));
    // Do stuff with ENGINE...
};

这太长了，但可能会提供一些信息。

Java 中的泛型是一种类型擦除机制，以及类型转换和类型检查的自动代码生成。

templateC++ 中的 s 是代码生成和模式匹配机制。

你可以使用C++template只需付出一点努力就能完成 Java 泛型所做的事情。std::function< A(B) >以协变/逆变方式表现A and B类型和转换为其他std::function< X(Y) >.

但两者的主要设计并不相同。

A Java List<X>将是一个List<Object>上面有一些薄的包裹，因此用户不必在提取时进行类型转换。如果您将其作为List<? extends Bar>，它再次得到一个List<Object>本质上，它只是有一些额外的类型信息，这些信息改变了强制转换的工作方式以及可以调用哪些方法。这意味着您可以从List into a Bar并知道它有效（并检查它）。只为所有生成一种方法List<? extends Bar>.

A C++ std::vector<X>本质上不是一个std::vector<Object> or std::vector<void*>或其他任何东西。 C++ 的每个实例template是不相关的类型（模板模式匹配除外）。实际上，std::vector<bool>使用与任何其他完全不同的实现std::vector（现在这被认为是一个错误，因为在这种情况下，实现差异以令人讨厌的方式“泄漏”）。每个方法和函数都是针对您传递给它的特定类型独立生成的。

在 Java 中，假设所有对象都适合某种层次结构。在 C++ 中，这有时很有用，但人们发现它通常不适合解决问题。

C++ 容器不需要继承公共接口。 Astd::list<int> and std::vector<int>是不相关的类型，但您可以对它们进行统一操作——它们都是顺序容器。

“参数是一个顺序容器吗”这个问题是一个好问题。这允许任何人实现顺序容器，并且这种顺序容器可以与具有完全不同实现的手工编写的 C 代码一样高性能。

如果您创建了公共根std::container<T>所有容器都继承自该容器，它要么装满virtual表格混乱，否则除了作为标签类型之外它毫无用处。作为一种标签类型，它会侵入性地将自身注入到所有非std容器，要求它们继承自std::container<T>成为一个真正的容器。

相反，特征方法意味着对容器（顺序的、关联的等）是什么有规范。您可以在编译时测试这些规范，和/或允许类型注意到它们通过某种特征符合某些公理。

C++03/11 标准库使用迭代器来完成此操作。std::iterator_traits<T>是一个特征类，它公开有关任意类型的迭代器信息T。完全与标准库无关的人可以编写自己的迭代器，并使用std::iterator<...>自动工作std::iterator_traits，手动添加自己的类型别名，或者专门化std::iterator_traits传递所需的信息。

C++11 更进了一步。for( auto&& x : y )可以处理在设计基于范围的迭代之前很久编写的内容，而无需触及类本身。你只需写一个免费的begin and end该类所属的命名空间中的函数返回一个有效的前向迭代器（注意：即使是足够接近的无效前向迭代器也可以工作），然后突然for ( auto&& x : y )开始工作。

std::function< A(B) >是将这些技术与类型擦除一起使用的示例。它有一个构造函数，接受任何可以复制、销毁、调用的内容(B)其返回类型可以转换为A。它可以采用的类型可以是完全无关的——仅测试所需的类型。

因为std::function根据设计，我们可以使用 lambda 可调用函数，它们是不相关的类型，可以将其类型擦除为通用类型std::function如果需要，但当没有类型擦除时，可以从那里知道它们的调用操作。所以一个template采用 lambda 的函数知道在调用时会发生什么，这使得内联成为一个简单的本地操作。

这种技术并不新鲜——它是在 C++ 中出现的std::sort，一种比 C 更快的高级算法qsort由于内联作为比较器传递的可调用对象很容易。

简而言之，如果您需要通用的运行时类型，请输入擦除。如果您需要某些属性，请测试这些属性，不要强制使用公共基础。如果您需要保留某些公理（不可测试的属性），请记录或要求调用者通过标签或特征类声明这些属性（请参阅标准库如何处理迭代器类别 - 再次强调，而不是继承）。如有疑问，请使用启用了 ADL 的自由函数来访问参数的属性，并让默认自由函数使用 SFINAE 来查找方法并调用（如果存在），否则会失败。

这种机制消除了公共基类的中心责任，允许现有类无需修改即可适应您的要求（如果合理），仅在需要的地方放置类型擦除，避免virtual开销，并且理想情况下当发现属性不成立时会生成明显的错误。

If your ENGINE有某些需要传递的属性，编写一个测试这些属性的特征类。

如果存在无法测试的属性，请创建描述此类属性的标签。使用特征类的专门化或规范的 typedef，让类描述该类型适用的公理。 （参见迭代器标签）。

如果你有这样的类型ENGINE_BASE，不要要求它，而是使用它作为所述标签和特征以及公理 typedef 的帮助器，例如std::iterator<...>（你永远不必继承它，它只是充当助手）。

避免过度指定要求。如果usually_important永远不会在你的Worker<X>，可能是你的X不需要b在这种情况下。但要以比“方法无法编译”更清晰的方式测试属性。

有时，只是下注。遵循这些做法可能会让事情变得更困难——所以采取更简单的方法。大多数代码写完后就被丢弃。了解您的代码何时会持续存在，并编写得更好、更具可扩展性和更可维护性。要知道，您需要在一次性代码上练习这些技术，以便在必要时可以正确编写代码。