C++的概念与Haskell的类型类有何不同？

Question

C++概念从Concepts TS中提取后最近已经合并到GCC trunk。Concepts允许通过要求类型满足概念的条件（例如“可比较”）来限制通用代码。

Haskell拥有类型类。我不太熟悉Haskell。概念和类型类有什么关系？

- jbcoe

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概念是一种类型系统，用于当前未分类的元编程工具（一切都是“typename”，不考虑值参数）。类型类允许重载/选择函数，这取决于它们的参数类型。https://m.reddit.com/r/haskell/comments/1e9f49/concepts_in_c_template_programming_and_type/ 这可能是一个相关的讨论。 - Daniel Jour

Answer 1

概念（由概念TS定义）和类型类仅在限制可与通用函数一起使用的类型集方面相关。除此之外，我只能想到这两个功能有所不同的方式。

我应该注意到我不是一个Haskell专家。远非如此。然而，我是概念TS的专家（我编写了它，并为GCC实现了它）。

· 概念（和约束）是确定类型是否为集合成员的谓词。您无需显式声明类型是否为概念模型（类型类的实例）。这由一组要求确定并由编译器检查。事实上，概念根本不允许您编写“T是C的模型”，尽管可以使用各种元编程技术轻松支持此功能。

· 概念可用于约束非类型参数，并且由于constexpr函数和模板元编程，几乎可以表达您希望编写的任何约束（例如，其范围必须是质数的哈希数组）。我不认为类型类也可以做到这一点。

· 概念不是类型系统的一部分。它们限制声明的使用，在某些情况下还涉及模板参数推断。类型类是类型系统的一部分，并参与类型检查。

· 概念不支持模块化类型检查或编译。模板定义未针对概念进行检查，因此在实例化期间仍可能出现延迟捕获类型错误，但这确实为库编写者增加了一定程度的灵活性（例如，向算法添加调试代码不会更改接口）。由于类型类是类型系统的一部分，因此可以模块化地检查和编译通用算法。

· 概念TS支持基于约束排序的通用算法和数据结构的专业化。我根本不是Haskell的专家，所以我不知道是否存在等效项。我找不到一个。

· 使用概念永远不会增加运行时成本。上次我看到，类型类可能会施加与虚拟函数调用相同的运行时开销，尽管我知道Haskell非常擅长优化这些开销。

我认为这些是比较功能（概念TS）与功能（Haskell类型类）之间的主要区别。

但是两种语言有一个根本的哲学差异 - 它不是函数式与您正在编写的任何C ++风味之间的差异。 Haskell希望成为模块化：成为模块化具有许多良好的属性。 C ++模板拒绝成为模块化：实例化时查找允许进行基于类型的优化而无需运行时开销。这就是为什么C ++通用库同时提供广泛的重用和无与伦比的性能的原因。

- Andrew Sutton

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实际上，Haskell的模块化有一定的限制，因为它的编译过程严重依赖于内联和专门化以提高性能。如果修改了一个模块，所有导入它的模块都需要重新编译。有各种类型驱动优化技术（例如展开循环，针对数据结构大小由其类型固定等），还有一个相当复杂的用户定义的编译器重写规则系统。 - dfeuer

你有没有关于C++0x概念和Concepts TS之间差异的好参考资料？我曾经认为前者实现了模块化类型检查，那么可以假设这一点在Concepts TS中被放弃了吗？ - Dominique Devriese

目前还没有很好的参考资料。C++0x概念与类型类并没有太大的区别。Concepts TS使用谓词来定义约束条件，并不包括模块化类型检查。 - Andrew Sutton

晚来的回复，但有一个小修正：据我所知，只要不使用存在量化，Haskell类型类就是编译时构造。更多细节请参见http://stackoverflow.com/questions/28169119/is-the-dispatch-of-a-haskell-typeclass-dynamic。 - iustin

作为一个实用主义者，如果涉及到Haskell类型类->C ++概念归结为1个问题：概念是否支持以下语句：“必须有一个函数''std :: string foo（const T＆arg）”具有概念相关的参数类型列表。”关键是：我测试概念的第一个想法是拥有一个“概念显示”，它将像Haskell的“Show”类型类一样运作....然后开始阅读和搜索。此外，我记得当我开始学习Haskell时，在IRC中没有人意识到，旧风格的C ++接口可以在类型类的形式中找到。 - BitTickler

Answer 2

你可能对以下研究论文感兴趣：

《C++概念与Haskell类型类的比较》，Bernardy等人，WGP 2008。Pdf 更多详情。

更新：作为论文的简要总结：该论文定义了C++概念术语和Haskell类型类术语之间的精确映射，并利用这种映射提供了两者之间的详细功能比较。

他们的结论如下：

在我们的27个标准中，总结在表2中，有16个标准在两种语言中都得到了支持，只有一两个标准不可移植。因此，我们可以安全地得出结论——C++概念和Haskell类型类非常相似。

正如T.C.所指出的，值得指出的是，该论文比较的是C++0x概念，而不是Concepts TS。我不知道有没有一个好的参考资料来描述它们之间的区别。

- Dominique Devriese

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你能否从文献中添加一个专家吗？社区通常不赞成“仅链接”的问题！ - recursion.ninja

@recursion.ninja 摘录？ - jub0bs

@Jubobs，不，他应该在帖子中加入一位专家。他必须选取其中一位作者并将其数字化到他的文章中。我认为我说得很清楚 ;) - recursion.ninja

C++0x草案中的“概念”（被引用论文进行比较的）与“概念 TS”中的相当不同。 - T.C.

我已经尝试修复了到出版商版本的链接。对我来说，它已经可以正常工作了，但这可能是因为我在大学网络上。你能否检查一下是否需要付费才能访问？ - undefined