通用的約束和算法常常給所處理的對象強加某些限制。例如，std::sort()算法需要其操 作的對象元素定義 < 操作符。強制此約束很容易：編譯器嘗試針對給定類型調用該操作 符。如果這個操作符不存在，你會得到一個編譯錯誤：
#include <algorithm>
struct S{}; //doesn't define operator <
int main()
{
S s[2];
std::sort(s, s+2); // 出錯: 在類型 'S'中 'operator<' 沒有實現
}
但是，要表達約束以 及強制執行約束並不是一件容易的事情。很多抽象的約束比如：“必須是一個基類 ”或“必須是一個 POD 類型”需要來自程序員更多的靈活性和技巧。本文 下面將示范如何一通用的方式實現此類約束。
如何以通用的方式強制執行對象的編 譯時約束?
使用“約束模板”自動強制執行編譯時約束
提出問題
假設你的應用程序需要一個接口，這個接口是用 C 或者 SQL 編寫的非C++模塊。為 此，你需要保證傳遞到非C++模塊的所有對象具備 POD 類型。
struct S1 { int x;};
class S2 { public: void func(); };
union S3 { struct { int x, y; } t; char c[4];};
struct S4 : S1, S2 {};
以上數據都是 POD 類型， 而下面這些則不然：
struct C1 {
virtual void func(); //有 一個虛函數
};
struct C2 {
struct T{ int x, y; };
~C2(); //有一個析構函數
};
struct C3 : virtual S1 {} ; //有一個虛擬 基類
在個別編程實現中 POD 和 非 POD 的使用是有嚴格區分的，在 <csstddef> 中定義的標准宏 offsetof() 就是一個例子。參見下列表達式：
size_t nbytes = offsetof (S, mem);
該表達式以字節為單位返回 成員 mem 的偏移量。按照 C++ 標准，S 必須是一個 POD 類（class），結構（struct）或 者聯合（union），否則，結果是不確定的。所以你的任務是編寫一個約束，這個約束能在編 譯時自動區分 POD 和 非 POD 類型。一旦違反了“必須是一個 POD 類型”約束 ，編譯器便會發出明確的出錯信息。
實現約束
約束實際上就是在某個類模板 的成員函數中的一個表達式或者是一個聲明。當約束被違反後，上述的表達式便觸發一個編 譯錯誤。具有挑戰的地方是要找到正確的編譯時表達式，在約束被違反時激活這些表達式。 此時熟悉 C++ 標准當然是有益而無害的。標准中說非 POD 對象不能是一個聯合（union）的 成員（見標准的 clause 9.5）。利用這個限制，創建一個聯合，讓其唯一成員就是你要測試 的對象不就行了。
template <class T> struct POD_test
{
POD_test()
{
union
{
T t; //T 必須是一個 POD 類型
} u;
}
};
編譯器只 為實際被調用的成員函數產生代碼，或者顯式或者隱式。因此，在某個類模板的構造函數或 吸構函數中實現該約束將保證其編譯時能處理其每個實例。（稍後我們將看到如何改進此設 計）
為了測試這段代碼，你可以使用各種不同的模版參數來進行實例化：
//下列三條語句通過編譯
POD_test <int> pi;
POD_test <S1> ps1;
POD_test <S4> ps4;
//編譯失敗
POD_test <std::string> pstr;
POD_test <C1> pc1;
POD_test <C2> pc2;
正像我們期望的那樣，由於後面三個實例其模板參數不是 POD 對象，編譯器 在處理時發出了出錯信息。
改進設計
約束能導致運行時和空間上的開銷嗎？ 如果它在編譯時檢查，你肯定不想讓它呆在可執行文件中，現代 IDEs 都很聰明， 將可執行 文件中不必要的代碼優化掉。為了讓編譯器報錯，將約束移到一個單獨的靜態成員函數 constraints() 中（你也可以另外的函數名）。記住聲明時時這個成員是 private，以便其 它程序無法調用它：
template <class T> struct POD_test
{
POD_test(){constraints();} // 強制編譯時處理
private:
static void constraints()
{
union{ T t;} u;
}
};
注意 constraints() 函數實際上什麼也沒做，它只是聲明了一個局部聯合類 型的變量。由於該聯合變量沒有被使用，編譯器可以省略掉這個構造函數中的 constraints ()，從而避免了必要的開銷。
“必須是 POD ” 只是眾多強制約束中一個 案例。另一個常用的約束是“必須是 T”，實現這個約束也非常簡單：
//檢查 T1 是否為 T2
template <class T1, class T2> struct is_a_T2
{
is_a_T2() {constraints();}
static void constraints()
{
T1 t1;
T2& ref=t1; // 如果 t1 不是 t2 則出錯
}
};
這裡是另外一個約束：“必須是一 個整型”，這個也不難，有多種技術途徑來實現。其中之一就是是使用該對象作為某個 數組的下標。因為 C++ 需要整型作為下標，使用任何其它的類型都將導致編譯錯誤。我將這 個實現留給讀者來做。
Danny Kalev 是一名通過認證的系統分析師，專攻 C++ 和形 式語言理論的軟件工程師。1997 年到 2000 年期間，他是 C++ 標准委員會成員。最近他以 優異成績完成了他在普通語言學研究方面的碩士論文。 業余時間他喜歡聽古典音樂，閱讀維 多利亞時期的文學作品，研究 Hittite、Basque 和 Irish Gaelic 這樣的自然語言。其它興 趣包括考古和地理。Danny 時常到一些 C++ 論壇並定期為不同的 C++ 網站和雜志撰寫文章 。他還在教育機構講授程序設計語言和應用語言課程。
