長期以來，我們始終把GP（泛型編程）作為一種輔助技術，用于簡化代碼結構、提高開發(fā)效率。從某種程度上來講，這種觀念是對的。因為迄今為止，GP技術還只是一種編譯期技術。只能在編譯期發(fā)揮作用，一旦軟件完成編譯，成為可執(zhí)行代碼，便失去了利用GP的機會。對于現(xiàn)在的多數(shù)應用而言，運行時的多態(tài)能力顯得尤為重要。而現(xiàn)有的GP無法在這個層面發(fā)揮作用，以至于我這個“GP迷”也不得不灰溜溜地聲稱“用OOP構建系統(tǒng)，用GP優(yōu)化代碼”。

    然而，不久前，在TopLanguage group上的一次討論，促使我們注意到runtime GP這個概念。從中，我們看到了希望——使GP runtime化的希望——使得GP有望在運行時發(fā)揮其巨大的威力，進一步為軟件的設計與開發(fā)帶來更高的效率和更靈活的結構。
    在這個新的系列文章中，我試圖運用runtime GP實現(xiàn)一些簡單，但典型的案例，來檢測runtime GP的能力和限制，同時也可以進一步探討和展示這種技術的特性。

運行時多態(tài)

    現(xiàn)在的應用側重于交互式的運作形式，要求軟件在用戶輸入下作出響應。為了在這種情況下，軟件的整體結構的優(yōu)化，大量使用組件技術，使得軟件成為“可組裝” 的系統(tǒng)。而接口-實現(xiàn)分離的結構形式很好地實現(xiàn)了這個目標。多態(tài)在此中起到了關鍵性的作用。其中，以OOP為代表的“動多態(tài)”（也稱為 “subtyping多態(tài)”），構建起在運行時可調控的可組裝系統(tǒng)。GP作為“靜多態(tài)”，運用泛化的類型體系，大大簡化這種系統(tǒng)的構建，消除重復勞動。另外還有一種鮮為人知的多態(tài)形式，被《C++ Template》的作者David Vandevoorde和Nicolai M. Josuttis稱為runtime unbound多態(tài)。而原來的“動多態(tài)”，即OOP多態(tài)，被細化為runtime bound多態(tài)；“靜多態(tài)”，也就是模板，則被稱為static unbound多態(tài)。
    不過這種稱謂容易引起誤解，主要就是unbound這個詞上。在這里unbound和bound是指在編寫代碼時，一個symbol是否同一個具體的類型 bound。從這點來看，由于GP代碼在編寫之時，面向的是泛型，不是具體的類型，那么GP是unbound的。因為現(xiàn)有的GP是編譯期的技術，所以是 static的。OOP的動多態(tài)則必須針對一個具體的類型編寫代碼，所以是bound的。但因為動多態(tài)可以在運行時確定真正的類型，所以是runtime 的。至于runtime unbound，以往只出現(xiàn)在動態(tài)語言中，比如SmallTalk、Python、Ruby，一種形象地稱謂是“duck-typing”多態(tài)。關于多態(tài)的更完整的分類和介紹可以看這里。
    通過動態(tài)語言機制實現(xiàn)的runtime unbound，存在的性能和類型安全問題。但當我們將GP中的concept技術推廣到runtime時會發(fā)現(xiàn)，rungime unbound可以擁有同OOP動多態(tài)相當?shù)男屎皖愋桶踩?，但卻具有更大的靈活性和更豐富的特性。關于這方面，我已經(jīng)寫過一篇文章 ，大致描述了一種實現(xiàn)runtime concept的途徑（本文的附錄里，我也給出了這種runtime concept實現(xiàn)的改進）。

Runtime Concept

    Runtime concept的實現(xiàn)并不會很復雜，基本上可以沿用OOP中的“虛表”技術，并且可以更加簡單。真正復雜的部分是如何在語言層面表達出這種runtime GP，而不對已有的static GP和其他語言特性造成干擾。在這里，我首先建立一個基本的方案，然后通過一些案例對其進行檢驗，在發(fā)現(xiàn)問題后再做調整。
    考慮到runtime concept本身也是concept，那么沿用static concept的定義形式是不會有問題的：
      concept myconcept<T> {
          T& copy(T& lhs, T const& rhs);
          void T::fun();
          ...
      }
    具體的concept定義和使用規(guī)則，可以參考C++0x的concept提案或這篇文章 ，以及這篇文章 。
    另一方面，我們可以通過concept_map將符合一個concept的類型綁定到該concept之上：
      concept_map myconcept<MyType> {}
    相關內容也可參考上述文件。
    有了concept之后，我們便可以用它們約束一個模板：
      template<myconcept T>void myfun(T const& val); //函數(shù)模板
      template<myconcept T>class X  //類模板
      {
           ...
      };
    到此為止，runtime concept同static concept還是同一個事物。它們真正的分離在于使用。對于static concept應用，我們使用一個具體的類型在實例化（特化）一個模板：
      X<MyType> x1;  //實例化一個類模板
      MyType obj1;
      myfun(obj1);  //編譯器推導obj1對象的類型實例化函數(shù)模板
      myfun<MyType>(obj1);  //函數(shù)模板的顯式實例化
    現(xiàn)在，我們將允許一種非常規(guī)的做法，以使runtime concept成為可能：允許使用concept實例化一個模板，或定義一個對象。
      X<myconcept> x2;
      myconcept* obj2=new myconcept<MyType>;
      myfun(obj2);  //此處，編譯器將會生成runtime版本的myfun
    這里的含義非常明確：對于x2，接受任何符合myconcept的類型的對象。obj2是一個“動態(tài)對象”（這里將runtime concept引入的那種不知道真實類型，但符合某個concept的對象稱為“動態(tài)對象”。而類型明確已知的對象成為“靜態(tài)對象”），符合myconcept要求。至于實際的類型，隨便，只要符合myconcept就行。
    這種情形非常類似于傳統(tǒng)動多態(tài)的interface。但是，它們有著根本的差異。interface是一個具體的類型，并且要求類型通過繼承這種形式實現(xiàn)這個接口。而concept則不是一種類型，而是一種“泛型”——具備某種特征的類型的抽象（或集合），不需要在類型創(chuàng)建時立刻與接口綁定。與 concept的綁定（concept_map）可以發(fā)生在任何時候。于是，runtime concept實際上成為了一種非侵入的接口。相比interface這種侵入型的接口，更加靈活便捷。
    通過這樣一種做法，我們便可以獲得一種能夠在運行時工作的GP系統(tǒng)。
    在此基礎上，為了便于后續(xù)案例展開，進一步引入一些有用的特性：

1. 一個concept的assosiate type被視為一個concept。一個concept的指針/引用（concept_id*/concept_id&，含義是指向一個符合concept_id的動態(tài)對象，其實際類型未知），都被視作concept。一個類模板用concept實例化后，邏輯上也是一個concept。
2. 動態(tài)對象的創(chuàng)建。如果需要在棧上創(chuàng)建動態(tài)對象，那么可以使用語法：concept_id<type_id> obj_id; 這里concept_id是concept名，type_id是具體的類型名，obj_id是對象名稱。這樣，便在棧上創(chuàng)建了一個符合concept_id的動態(tài)對象，其實際類型是type_id。
   如果需要在堆上創(chuàng)建動態(tài)對象，那么可以用語法：concept_id* obj_id=new concept_id<type_id>; 這實際上可以看作“concept指針/引用”。
3. concept推導（編譯期）。對于表達式concept_id obj_id=Exp，其中Exp是一個表達式，如果表達式Exp的類型是具體的類型，那么obj_id代表了一個靜態(tài)對象，其類型為Exp的類型。如果表達式Exp的類型是concept，那么obj_id是一個動態(tài)對象，其類型為Exp所代表的concept。
   那么如何確定Exp是具體類型還是concept？可以使用這么一個規(guī)則：如果Exp中涉及的對象，比如函數(shù)的實參、表達式的操作數(shù)等等，只要有一個是動態(tài)對象（類型是concept），那么Exp的類型就是concept；反之，如果所有涉及的對象都是靜態(tài)對象（類型為具體的類型），那么Exp的類型為相應的具體類型。同樣的規(guī)則適用于concept*或concept&。
4. concept轉換。類似在類的繼承結構上執(zhí)行轉換。refined concept可以隱式地轉換成base concept，反過來必須顯式地進行，并且通過concept_cast操作符執(zhí)行。兄弟concept之間也必須通過concept_cast轉換。
5. 基于concept的重載，也可以在runtime時執(zhí)行，實現(xiàn)泛化的dynamic-dispatch操作。

    下面，就開始第一個案例。

案例：升級的坦克

    假設我們做一個游戲，主題是開坦克打仗。按游戲的慣例，消滅敵人可以得到積分，積分到一定數(shù)量，便可以升級。為了簡便起見，我們只考慮對主炮升級。第一級的主炮是90mm的；第二級的主炮升級到120mm。主炮分兩種，一種只能發(fā)射穿甲彈，另一種只能發(fā)射高爆彈。因此，坦克也分為兩種：能打穿甲彈的和能打高爆彈的。
    為了使代碼容易開發(fā)和維護，我們考慮采用模塊化的方式：開發(fā)一個坦克的框架，然后通過更換不同的主炮，實現(xiàn)不同種類的坦克和升級：
      //一些基本的concept定義
      //炮彈頭concept
      concept Warheads<typename T> {
          double explode(TargetType tt); //炮彈爆炸，返回殺傷率。不同彈頭，對不同類型目標殺傷率不一樣。
      }
      //炮彈concept，我們關心的當然是彈頭，所以用Warheads定義一個associate type
      concept Rounds<typename T> {
          Warheads WH;
          ...
      }
      //主炮concept
      concept Cannons<typename T> {
          Rounds R;
          void T::load(R& r); //裝填炮彈，load之后炮彈會存放在炮膛里，不能再load，除非把炮彈打出去
          R::WH T::fire();   //開炮，返回彈頭。發(fā)射后炮膛變空，可以再load
      }
      //類型和模板定義
      //坦克類模板
      template<Cannons C>
      class Tank
      {
          ...
      public:
          void load(typenam C::R& r) {
              m_cannon.load(r);
          }
          typename C::R::WH fire() {
              return m_cannon.fire();
          }
      private:
          C m_cannon;
      };
      //主炮類模板
      template<Rounds Rd>
      class Cannon
      {
      public:
          typedef Rd R;
          void load(R& r) {...}
          typename R::WH fire() {...}
      }
      template<Rounds Rd> concept_map Cannons<Cannon<Rd>>{}
      //炮彈類模板
      template<Warheads W>
      class Round
      {
      public:
          typedef W WH;
          static const int caliber=W::caliber;
          W shoot() {...}
          ...
      };
      template<Warhead W> concept_map<Round<W>>{}
      //彈頭類模板，通過traits把各類彈頭的不同行為彈頭的代碼框架分離，使類型“可組裝”
      concept WH_Traits<T> {
          return T::exploed(int, TargetType, double, Material);
      }
      template<WH_Traits wht, int c>
      class Warhead
      {
      public:
          const static int caliber=c;
          double explode(TargetType tt) {
              return wht::exploed(c, tt, ...);
          }
          ...
      };
      template<WH_Traits WHT, int c> concept_map<Warhead<WHT, c>>{}
      //彈頭traits
      struct KE_WHTraits
      {
          static double exploed(int caliber, TargetType tt, double weight, Material m) {...}
      };
      concept_map<KE_WHTraits>{}
      struct HE_WHTraits
      {
          static double exploed(int caliber, TargetType tt, double weight, Material m) {...}
      };
      concept_map<HE_WHTraits>{}
      //定義各類彈頭
      typedef Warhead<KE_WHTraits, 90> WH_KE_90;
      typedef Warhead<KE_WHTraits, 120> WH_KE_120;
      typedef Warhead<HE_WHTraits, 90> WH_HE_90;
      typedef Warhead<HE_WHTraits, 120> WH_HE_120;
      //定義各類炮彈
      typedef Round<WH_KE_90> Round_KE_90;
      typedef Round<WH_KE_120> Round_KE_120;
      typedef Round<WH_HE_90> Round_HE_90;
      typedef Round<WH_HE_120> Round_HE_120;
      //定義各類主炮
      typedef Cannon<Round_KE_90> Cannon_KE_90;
      typedef Cannon<Round_KE_120> Cannon_KE_120;
      typedef Cannon<Round_HE_90> Cannon_HE_90;
      typedef Cannon<Round_HE_120> Cannon_HE_120;
      //定義各類坦克
      typedef Tank<Cannon_KE_90> Tank_KE_90;
      typedef Tank<Cannon_KE_120> Tank_KE_120;
      typedef Tank<Cannon_HE_90> Tank_HE_90;
      typedef Tank<Cannon_HE_120> Tank_HE_120;
    于是，當我們開始游戲時，就可以按照玩家的級別創(chuàng)建坦克對象，并且射擊：
      //第一級玩家，駕駛發(fā)射90mm高爆炮彈的坦克
      Tank_HE_90 myTank;
      Round_HE_90 r1;
      myTank.load(r1);
      myTank.fire();
      //第二級玩家，駕駛發(fā)射120mm穿甲彈的坦克
      Tank_KE_120 yourTank;
      Round_KE_120 r2;
      yourTank.load(r2);
      yourTank.fire();
      //如果這樣，危險，炮彈不匹配，小心炸膛
      myTank.load(r2); //error
    到目前為止，這些代碼僅僅展示了靜態(tài)的GP。concept在這里也只是起到了類型參數(shù)約束的作用。但是，在這些代碼中，我們可以明顯地看到，在運用GP 的參數(shù)化類型特性之后，可以很容易地進行組件化。對于一組具備類似行為和結構特征的類型，我們可以通過模板的類型參數(shù)，將差異部分抽取出來，獨立成所謂的 “traits”或者“policy”。并且通過traits或policy的組合構成不同的產品。在某些復雜的情況下，traits和policy還可以進一步通過traits或policy實現(xiàn)組件化。
    接下來，很自然地應當展開runtime GP的運用了。
    一個游戲者是可以升級的，為了使得這種升級變得更加靈活，我們會很自然地使用Composite模式。現(xiàn)在，我們可以在Runtime concept的支援下實現(xiàn)GP版的Composite模式：
      //坦克的concept
      concept tanks<T> {
          typename Round;
          void T::load(Round&);
          Round::WH T::fire();
      }
      concept_map tanks<Tank_KE_90>{}
      concept_map tanks<Tank_HE_90>{}
      concept_map tanks<Tank_KE_120>{}
      concept_map tanks<Tank_HE_120>{}
      //坦克構造函數(shù)模板
      template<tanks T>
      T* CreateTank(WHType type, int level) { //WHType是一個枚舉表明炮彈種類
          switch(level)
          {
          case 1:
              if(type==wht_KE)
                  return new tanks<Tank_KE_90>;
              else
                  return new tanks<Tank_HE_90>;
          case 2:
              if(type==wht_KE)
                  return new tanks<Tank_KE_120>;
              else
                  return new tanks<Tank_HE_120>;
          default:
              throw error("no such tank.");
          }
      }
      //玩家類
      class player
      {
      public:
          void update() {
m_pTank=CreateTank(m_tankType, ++m_level);
          }
          ...
      private:
          int m_level;
          WHType m_tankType;
tanks* m_pTank;
      };
    在類player中，使用了一個concept，而不是一個類型，來定義一個對象。根據(jù)前面提到的concept推導規(guī)則，m_pTank指向一個動態(tài)對象，還是靜態(tài)對象，取決于為它賦值的表達式類型是concept還是具體類型。在update()函數(shù)中，可以看到，m_pTank通過表達式CreateTank(m_tankType, ++m_level)賦值。那么這個函數(shù)的返回類型，將決定m_pTank的類型。CreateTank()是一個模板，返回類型是模板參數(shù)，并且是符合concept tanks的類型。關鍵在于代碼中的return new tanks<...>語句。前文已經(jīng)說過，這種形式是使用<...>中的類型創(chuàng)建一個符合tanks的動態(tài)對象。所以，CreateTank()返回的是動態(tài)對象。那么，m_pTank也將指向一個動態(tài)對象。在運行時，當玩家達到一定條件，便可以升級。update()成員函數(shù)將根據(jù)玩家的級別重新創(chuàng)建相應的坦克對象，賦值到m_pTank中。
    這里，實際上是利用tanks這個concept描述，充當類型的公有接口。它所具有的特性同動多態(tài)的抽象基類是非常相似的。但是所不同的是，如同我在代碼中展現(xiàn)的那樣，concept作為接口，可以在任何時候定義，同類型綁定。而無需象抽象基類那樣，必須在類型定義之前定義。于是，這種非侵入式的接口相比抽象基類擁有更加靈活自由的特性。
    然而，事情還沒有完。在進一步深化坦克案例后，我們還將發(fā)現(xiàn)runtime GP擁有更加有趣和重要的特性。
    坦克開炮為的是攻擊目標。對目標的毀傷情況直接關系到玩家的生存和得分。所以，我們必須對射擊后，目標的損毀情況進行計算。于是編寫了這樣一組函數(shù)：
      double LethalityEvaluate(Target& t, double hitRate, WH_KE_90& wh) {...}
      double LethalityEvaluate(Target& t, double hitRate, WH_HE_90& wh) {...}
      double LethalityEvaluate(Target& t, double hitRate, WH_KE_120& wh) {...}
      double LethalityEvaluate(Target& t, double hitRate, WH_HE_120& wh) {...}
    Target是目標；hitRate是命中率，根據(jù)坦克和目標的位置、射擊參數(shù)綜合計算獲得（如果想要更真實，可以加上風向、風力、氣溫、濕度、海拔等等因素）；wh就是發(fā)射出來的炮彈了。函數(shù)返回殺傷率。如此，我們便可以在射擊之后進行評估了：
      double l=LethalityEvaluate(house, hr, myTank.fire());
     現(xiàn)在，游戲需要進行一些擴展，增加一個升級，允許坦克升級到第三級。到了第三極，主炮的口徑就升到頭了，但可以升級功能，可以發(fā)射穿甲彈和高爆彈。這樣，我們就需要一個“兩用”的主炮類。但是，實際上并不需要直接做這么一個類，只需要用“兩用”的彈藥來實例化Cannon模板：
      concept Warheads120<T> : Warheads<T> { //120mm炮彈頭concept
          double LethalityEvaluate(Target& t, double hitRate, T& wh);
      }
      concept Rounds120<T> : Rounds<T> {}
      concept_map Warheads120<WH_KE_120> {}  //120mm的穿甲彈屬于Warheads120
      concept_map Warheads120<WH_HE_120> {}  //120mm的高爆彈屬于Warheads120
      template<WH120 WH> concept_map Rounds120<Round<WH>> {} //所有彈頭是Warheads120的炮彈都是屬于Rounds120
      typedef Canon<Rounds120> Cannon120; //用Rounds120實例化Cannon模板，得到“兩用”主炮
    一堆炫目的concept和concept_map之后，得到Rounds120，就是所謂的“兩用”彈藥。作為一個concept，它同兩種類型map 在一起，實際上就成了這兩個類型的接口。當我們使用Rounds120實例化Cannon<>模板時，也就創(chuàng)建了一個“兩用的主炮”（使用 Rounds120彈藥的主炮）。如果用這個Cannon120實例化Tank模板，那么就可以得到第三級坦克（裝上Cannon120主炮的坦克就是第三級）：
      typedef Tank<Cannon120> TankL3;
    于是，我們可以使用不同的120mm彈藥裝填主炮，并且發(fā)射相應的炮彈：
      TankL3 tank_l3;
      Round_KE_120 ke_round;  //創(chuàng)建一枚穿甲彈
      Round_HE_120 he_round;  //創(chuàng)建一枚高爆彈
      tank_l3.load(ke_round);  //裝填穿甲彈
      tank_l3.fire();               //發(fā)射穿甲彈
      tank_l3.load(he_round);  //裝填高爆彈
      tank_l3.fire();               //發(fā)射高爆彈
    現(xiàn)在，我們把注意力從消滅敵人，轉移到TankL3::load()的參數(shù)類型和TankL3::fire()的返回類型上。在一級和二級坦克（類型 Tank_KE_90等）上，load()成員的參數(shù)類型是Round_KE_90等具體的類型；而fire()的返回類型亦是如此。但TankL3是用 Cannon120實例化的，而Cannon120是用Rounds120這個concept實例化的。根據(jù)Tank<>模板的定義， load()成員的參數(shù)類型實際上是模板參數(shù)上的一個associate type。而這個associate type實際上就是Rounds120。這意味著load()實例化后的簽名是：void load(Rounds120& r)（這里暫且允許concept作為類型參數(shù)使用）。只要符合Rounds120的類型都可以作為實參傳遞給load()成員。同樣，fire()成員的返回類型來自于Round120上的associate type，也是個concept。因此，fire()實例化后的簽名是：Warheads120 fire()。
    接下來值得注意的是fire()成員。它返回類型是一個concept，那么返回的將是一個動態(tài)對象。在運行時，它可能返回WH_KE_120的實例，也可能返回WH_HE_120的實例，取決于運行時load()函數(shù)所裝填的炮彈類型。當我們采用LethalityEvaluate()函數(shù)對該炮彈的殺傷情況進行評估將會出現(xiàn)比較微妙的情況：
      double x=LethalityEvaluate(hisTank, hr, tank_l3.fire());
    這時候，編譯器應當選擇哪個LethalityEvaluate()？由于tank_l3.fire()返回的是一個動態(tài)對象，具體的類型編譯時不知道。實際上，在正宗的靜態(tài)語言中，這樣的調用根本無法通過編譯。當然，編譯器可以通過runtime reflect獲得類型信息，然后在LethalityEvaluate()的重載中匹配正確的函數(shù)。然而，這種動態(tài)語言做法會造成性能上的問題，為靜態(tài)語言所不屑。
    但是，在這里，在runtime concept的作用下，我們可以使這種調用成為靜態(tài)的、合法的，并且是高效的。請注意我在concept Warhead120的定義中加入了一個associate function：double LethalityEvaluate(Target& t, double hitRate, T& wh);。runtime concept會很忠實地將concept定義中的associate function構造到一個函數(shù)指針表（我稱之為ctable）中。（詳細情況請看本文附錄和這篇文章的附錄）。因此，與tank_l3.fire()返回的動態(tài)對象實際類型對應的LethalityEvaluate()函數(shù)版本的指針正老老實實地躺在相應的ctable里。所以，我們可以直接從動態(tài)對象上獲得指向ctable的指針，并且找出相應的LethalityEvaluate()函數(shù)指針，然后直接調用即可。比如：
      tank_l3.load(ke_round);
      double x=LethalityEvaluate(hisTank, hr, tank_l3.fire());
    在這些代碼的背后，ke_round通過load()裝填入主炮后，便搖身變成了一個動態(tài)對象。編譯器會為它附加上指向ctable的指針，然后在調用 fire()的時候返回指向這個動態(tài)對象的引用。此時，編譯器發(fā)現(xiàn)這個動態(tài)對象所對應的Warhead120 concept上已經(jīng)定義了一個名為LethalityEvaluate()的associate function，并且簽名與當前調用相符。于是，便可以直接找到ctable中LethalityEvaluate()對應的那個函數(shù)指針，無所顧忌的調用。由于一個concept的associate function肯定是同實際類型匹配的函數(shù)版本。比如，對于WH_HE_120而言，它的associate function LethalityEvaluate()是版本：double LethalityEvaluate(Target& t, double hitRate, WH_HE_120& wh) {...}。其他版本的LethalityEvaluate()都無法滿足concept Warhead120施加在類型WH_HE_120上的約束。
    這個特性就使得runtime concept作為接口，相比動多態(tài)的抽象接口，具有更大的靈活性。抽象接口只表達了類的成員，以及類本身的行為，無法表達類型同其他類型的互動關系，或者說類型間的交互。而concept同時描述了成員函數(shù)和相關的自由函數(shù)（包括操作符），使得類型間的關系也可以通過接口直接獲得，無需再通過 reflect等間接的動態(tài)手段。
    這一點在處理內置類型（如int、float）、預置類型（某些庫中的類型）、第三方類型等不易或無法修改的類型有至關重要的作用。在OOP下，我們無法輸出一個“整數(shù)”，或許是short、或許是long，甚至是unsinged longlong。為此，我們要么把它們轉換成一個“最基礎類型”（C/C++的void*，或C#的Object*），然后運用rtti信息進行類型轉換，再做處理；要么使用variant這種類型包裝（就像COM中的那樣），然后為他們全面定義一套計算庫。但runtime concept不僅僅允許輸出“整數(shù)”這樣一個動態(tài)對象，而且還將相關的各種操作附在動態(tài)對象之上，使之無需借助rtti或者輔助類型也可進行各類處理，就如同處理具體類型的對象那樣。
    但是，在這里我僅僅考察了針對一個類型的concept（暫且稱之為一元concept），還未涉及兩個和兩個以上類型的concept（暫且稱為多元 concept，或n-元concept）。在實際開發(fā)中，多數(shù)操作都會涉及多個對象，比如兩個數(shù)相加、一種類型轉換成另一種。此時，我們將會面對多元的 concept。但是多元的runtime concept的特性還不清楚，還需要進一步研究分析。

總結

    本文初步展示了在引入runtime concept之后，GP的動態(tài)化特性。歸納起來有以下幾點：

1. static GP和runtime GP之間在形式上完全統(tǒng)一，兩者可以看作同一種抽象機制的不同表現(xiàn)。因此，我們在構造類型、函數(shù)等代碼實體的時候，并不需要考慮它們將來需要作為static使用，還是runtime使用。static和runtime的控制完全取決于這些代碼實體的使用方式。這就很好地減少了軟件項目早期設計，以及庫設計的前瞻性方面壓力。
2. runtime concept作為非侵入式的接口，可以非常靈活地使用。我們無需在代碼編寫的一開始就精確地定義好接口，可以先直接編寫功能類型，逐步構建軟件結構。需要時再定義接口（concept），并可以在任何時候與類型綁定。接口的定制可以成為一個逐步推進的過程，早期的接口設計不足產生的不良影響相應地弱化了。
3. runtime concept相比動多態(tài)的抽象接口更加自由。concept可以對類型的成員函數(shù)、自由函數(shù)、類型特征等等方面的特性作出描述。在runtime化之后，相關自由函數(shù)成為了接口的一部分。更進一步規(guī)約了類型在整體軟件的代碼環(huán)境中的行為特征。同時，也為動態(tài)對象的訪問提供更多的信息和手段。
4. concept不僅實現(xiàn)類型描述，還可以進一步描述類型之間的關系。這大大完善了抽象體系。特別在runtime情況下，這種更寬泛的類型描述能力可以起到兩個作用：其一，進一步約束了動態(tài)對象的行為；其二，為外界操作和使用類型提供更多的信息，消除或減少了類型匹配方面的抽象懲罰。這個方面的更多特性尚不清楚，還需要更進一步地深入研究。

    綜上所述，我們可以看到runtime GP在不損失性能的情況下，具備相比動多態(tài)更靈活、更豐富的手段。從根本上而言，以concept為核心的GP提供了更基礎的抽象體系（關于這方面探討，請看我的這篇文章中關于concept對類型劃分的作用部分）。或者說，concept的類型描述和約束作用體現(xiàn)了類型抽象的本質，而在此基礎上進一步衍生出static和runtime兩種具體的使用方式。這也就是所謂：道生一，一生二。:)

附錄

Runtime Concept實現(xiàn)方案二

    我在這篇文章附錄里，給出了一種實現(xiàn)runtime concept的可能方案。這里，我進一步對這個方案做了一些改進，使其更加精簡、高效。
    假設我們有一個concept：
    concept Shape<T>
    {
        void T::load(xml);
        void T::draw(device);
        void move(T&);
    }
    另外，還有一個代表圓的concept：
    concept Cycles<T> :
        CopyConstructable<T>,
        Assignable<T>,
        Swappable<T>,
        Shape<T>
    {
        T::T(double, double, double);
        double T::getX();
        double T::getY();
        double T::getR();
        void T::setX(double);
        void T::setY(double);
        void T::setR(double);
    }
    現(xiàn)在有類型Cycle：
    class Cycle
    {
    public:
        Cycle(double x, double y, double r);
        Cycle(Cycle const& c);
        Cycle& operator=(Cycle const& c);
        void swap(Cycle const& c);
        void load(xml init);
        void draw(device dev);
        double getX();
        double getY();
        double getR();
        void setX(double x);
        void setY(double y);
        void setR(double r);
    private:
        ...
    };
    我們將類型Cycle map到concept Cycles上：
      concept_map Cycles<Cycle>{}
    當我們創(chuàng)建對象時，將會得到如下圖的結構：

    concept表（concept list）不再同對象放在一起，而是同一個類型的類型信息放在一起。一同放置的還有ctable。ctable中每個對應的concept項都有一個指向 concept表的指針（也可以指向類型信息頭），用以找到concept list，執(zhí)行concept cast。動態(tài)對象，或動態(tài)對象的引用/指針上只需附加一個指向相應的concept的指針即可。相比前一個方案，內存利用率更高。