您将如何编写对任何类型元素的 doubly_linked_lists 进行操作的 Ada 泛型函数？
How would you write an Ada generic function operating on doubly_linked_lists of any type of element?
如果可能，我将如何编写对任何类型元素的 doubly_linked_lists 进行操作的 Ada 泛型函数？以下函数规范通过将 Array_Type 约束为给定的 element_type 的数组来说明我想要的。
generic
type element_type is private;
type Array_Type is array (Positive range <>) of element_type;
procedure Shuffle_Array (List : in out Array_Type);
给定一个 element_type 和严格对应的 array_type，可以从中实例化一个过程，而数组的边界仍然留给特定的实例来改变。
procedure IntArrayFoo is new Foo(element_type => Integer, array_type => Integer_Array);
所以在数组的情况下，您可以巧妙地精确泛化那些在实例化中可能不同的东西。但是，尝试使用 Ada.Containers.Doubly_Linked_List(T).List 进行类似操作会导致问题。
尝试 1 - 实例化 doubly_linked_list 包的通用过程
with Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists;
package shufit is
generic
type element_type is private;
package int_dll is new Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists(Element_Type => Integer);
type int_dll_type is new int_dll.List;
procedure Foo (List : in out int_dll_type);
end shufit;
这种方法行不通，因为我们无法在通用部分创建包。即使我们可以这样做，当尝试调用它时，我们需要在函数定义之外创建一个 int_dll_type 并匹配它——这在 Ada 中似乎不起作用。在 C++ 中，我可以在两个完全不同的 namespaces/classes 中实例化一个 'vector'，但它们引用相同的类型。但是在 Ada 中，我似乎无法在两个不同的包中引用等价物，而没有一个包含另一个。
尝试 2 - 实例化 doubly_linked_list 包的通用过程
with Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists;
generic
type element_type is private;
package shufit is
package int_dll is new Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists(Element_Type => Integer);
type int_dll_type is new int_dll.List with null record;
procedure Foo (List : in out int_dll_type);
end shufit;
已将 element_type 泛型移至包级别，并修复了类型定义上带有 'with null record' 后缀的错误 'type derived from tagged type must have extension'，此编译但调用代码必须使用这个专门定义的类型，这意味着如果我们还想要一个在同一类型上运行的 Bar 过程，则不可能独立地制作这些。
package shufit_pack is new shufit(element_type => Integer);
a : shufit_pack.int_dll_type;
尝试 3 - 通用化一切
我唯一能想到的就是把泛型都扔到我们能想象到的函数上。此时，我们对所涉及的类型一无所知，这意味着我们需要指定我们需要使用的doubly_linked_list的每个函数。
shufit.ads:
package shufit is
generic
type element_type is private;
type list_type is private;
with function Length (List : in list_type) return Integer;
procedure Foo (List : in out list_type);
end shufit;
shufit.adb:
with Ada.Text_IO;
package body shufit is
procedure Foo (List : in out list_type) is
i : Integer := Length(List);
begin
Ada.Text_IO.Put_Line(Integer'Image(i));
end Foo;
end shufit;
用法：
package int_dll is new Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists(Element_Type => Integer);
type int_dll_type is new int_dll.List with null record;
function IntDLL_Length (List : in int_dll_type) return Integer is
begin
return Integer(List.Length);
end IntDLL_Length;
procedure shuf_intdll is new shufit.Foo(element_type => Integer, list_type => int_dll_type, Length => IntDLL_Length);
这样做的好处是我可以为数组创建与 doubly_linked_lists:
相同的函数
procedure Main
type IntArray is array (1..10) of Integer;
function ArrayLength (List : in IntArray) return Integer is
begin
return List'Last - List'First + 1;
end;
procedure shuf is new shufit.Foo(element_type => Integer, list_type => IntArray, Length => ArrayLength);
a : IntArray := (others => 5);
begin
shuf(a);
end Main;
但这不是我要实现的目标。我想要一些不那么麻烦的东西，适用于 doubly_linked_lists。使用这种方法，您必须重新定义要使用的列表类型的每个函数。在示例中我刚刚定义了 Length，但通常我希望函数在 doubly_linked_list 的完整接口上运行，这意味着编写一大堆相同的代码，只是针对不同的 doubly_linked_list element_types.
我只想在 Ada 中编写相当于这四行 C++ 的代码：
template<typename T>
void Foo(vector<T> t){
cout << t.size() << endl;
}
可用于任何类型的向量：
int main(){
vector<int> a = {0, 1};
Foo(a);
return 0;
}
您可以尝试这样的操作（另请参阅 RM 12.7）：
shuffle_list.ads
with Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists;
generic
with package DLL is new Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists (<>);
procedure Shuffle_List (List : in out DLL.List);
shuffle_list.adb
with Ada.Containers; use Ada.Containers; -- for Count_Type
with GNAT.Random_Numbers; use GNAT.Random_Numbers;
procedure Shuffle_List (List : in out DLL.List) is
begin
if List.Is_Empty then
return;
end if;
-- A poor man's shuffle routine.
declare
function Random is
new Random_Discrete (Count_Type);
Gen : Generator;
List_New : DLL.List;
begin
Reset (Gen);
while not List.Is_Empty loop
declare
Pos : Count_Type := Random (Gen, 1, List.Length);
Cur : DLL.Cursor := List.First;
begin
for K in 1 .. Pos - 1 loop
DLL.Next (Cur);
end loop;
-- Move element from one list to the other.
DLL.Splice
(Target => List_New,
Before => List_New.First,
Source => List,
Position => Cur);
end;
end loop;
DLL.Move
(Target => List,
Source => List_New);
end;
end Shuffle_List;
main.adb
with Ada.Text_IO;
with Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists;
with Shuffle_List;
procedure Main is
use Ada.Text_IO;
package List_Int is
new Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists (Integer);
procedure Shuffle_List_Int is
new Shuffle_List (List_Int);
List : List_Int.List;
begin
-- Create a list.
for K in 0 .. 9 loop
List.Append (K);
end loop;
-- Show the list.
Put_Line ("Input: ");
for Elem of List loop
Put (Elem'Image & " ");
end loop;
New_Line;
-- Shuffle the list.
Shuffle_List_Int (List);
-- Show the result.
Put_Line ("Output: ");
for Elem of List loop
Put (Elem'Image & " ");
end loop;
New_Line;
end Main;
产生（取决于随机生成器的状态）：
输出
Input:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Output:
5 3 2 8 6 9 1 4 7 0
注意：在您的问题中，您指的是双向链表和 std::vector 的等价物。在Ada中，前者在Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists中实现，后者在Ada.Containers.Vectors.
中实现
如果可能，我将如何编写对任何类型元素的 doubly_linked_lists 进行操作的 Ada 泛型函数？以下函数规范通过将 Array_Type 约束为给定的 element_type 的数组来说明我想要的。
generic
type element_type is private;
type Array_Type is array (Positive range <>) of element_type;
procedure Shuffle_Array (List : in out Array_Type);
给定一个 element_type 和严格对应的 array_type，可以从中实例化一个过程，而数组的边界仍然留给特定的实例来改变。
procedure IntArrayFoo is new Foo(element_type => Integer, array_type => Integer_Array);
所以在数组的情况下，您可以巧妙地精确泛化那些在实例化中可能不同的东西。但是，尝试使用 Ada.Containers.Doubly_Linked_List(T).List 进行类似操作会导致问题。
尝试 1 - 实例化 doubly_linked_list 包的通用过程
with Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists;
package shufit is
generic
type element_type is private;
package int_dll is new Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists(Element_Type => Integer);
type int_dll_type is new int_dll.List;
procedure Foo (List : in out int_dll_type);
end shufit;
这种方法行不通，因为我们无法在通用部分创建包。即使我们可以这样做，当尝试调用它时，我们需要在函数定义之外创建一个 int_dll_type 并匹配它——这在 Ada 中似乎不起作用。在 C++ 中，我可以在两个完全不同的 namespaces/classes 中实例化一个 'vector'，但它们引用相同的类型。但是在 Ada 中，我似乎无法在两个不同的包中引用等价物，而没有一个包含另一个。
尝试 2 - 实例化 doubly_linked_list 包的通用过程
with Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists;
generic
type element_type is private;
package shufit is
package int_dll is new Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists(Element_Type => Integer);
type int_dll_type is new int_dll.List with null record;
procedure Foo (List : in out int_dll_type);
end shufit;
已将 element_type 泛型移至包级别，并修复了类型定义上带有 'with null record' 后缀的错误 'type derived from tagged type must have extension'，此编译但调用代码必须使用这个专门定义的类型，这意味着如果我们还想要一个在同一类型上运行的 Bar 过程，则不可能独立地制作这些。
package shufit_pack is new shufit(element_type => Integer);
a : shufit_pack.int_dll_type;
尝试 3 - 通用化一切
我唯一能想到的就是把泛型都扔到我们能想象到的函数上。此时，我们对所涉及的类型一无所知，这意味着我们需要指定我们需要使用的doubly_linked_list的每个函数。
shufit.ads:
package shufit is
generic
type element_type is private;
type list_type is private;
with function Length (List : in list_type) return Integer;
procedure Foo (List : in out list_type);
end shufit;
shufit.adb:
with Ada.Text_IO;
package body shufit is
procedure Foo (List : in out list_type) is
i : Integer := Length(List);
begin
Ada.Text_IO.Put_Line(Integer'Image(i));
end Foo;
end shufit;
用法：
package int_dll is new Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists(Element_Type => Integer);
type int_dll_type is new int_dll.List with null record;
function IntDLL_Length (List : in int_dll_type) return Integer is
begin
return Integer(List.Length);
end IntDLL_Length;
procedure shuf_intdll is new shufit.Foo(element_type => Integer, list_type => int_dll_type, Length => IntDLL_Length);
这样做的好处是我可以为数组创建与 doubly_linked_lists:
相同的函数procedure Main
type IntArray is array (1..10) of Integer;
function ArrayLength (List : in IntArray) return Integer is
begin
return List'Last - List'First + 1;
end;
procedure shuf is new shufit.Foo(element_type => Integer, list_type => IntArray, Length => ArrayLength);
a : IntArray := (others => 5);
begin
shuf(a);
end Main;
但这不是我要实现的目标。我想要一些不那么麻烦的东西，适用于 doubly_linked_lists。使用这种方法，您必须重新定义要使用的列表类型的每个函数。在示例中我刚刚定义了 Length，但通常我希望函数在 doubly_linked_list 的完整接口上运行，这意味着编写一大堆相同的代码，只是针对不同的 doubly_linked_list element_types.
我只想在 Ada 中编写相当于这四行 C++ 的代码：
template<typename T>
void Foo(vector<T> t){
cout << t.size() << endl;
}
可用于任何类型的向量：
int main(){
vector<int> a = {0, 1};
Foo(a);
return 0;
}
您可以尝试这样的操作（另请参阅 RM 12.7）：
shuffle_list.ads
with Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists;
generic
with package DLL is new Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists (<>);
procedure Shuffle_List (List : in out DLL.List);
shuffle_list.adb
with Ada.Containers; use Ada.Containers; -- for Count_Type
with GNAT.Random_Numbers; use GNAT.Random_Numbers;
procedure Shuffle_List (List : in out DLL.List) is
begin
if List.Is_Empty then
return;
end if;
-- A poor man's shuffle routine.
declare
function Random is
new Random_Discrete (Count_Type);
Gen : Generator;
List_New : DLL.List;
begin
Reset (Gen);
while not List.Is_Empty loop
declare
Pos : Count_Type := Random (Gen, 1, List.Length);
Cur : DLL.Cursor := List.First;
begin
for K in 1 .. Pos - 1 loop
DLL.Next (Cur);
end loop;
-- Move element from one list to the other.
DLL.Splice
(Target => List_New,
Before => List_New.First,
Source => List,
Position => Cur);
end;
end loop;
DLL.Move
(Target => List,
Source => List_New);
end;
end Shuffle_List;
main.adb
with Ada.Text_IO;
with Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists;
with Shuffle_List;
procedure Main is
use Ada.Text_IO;
package List_Int is
new Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists (Integer);
procedure Shuffle_List_Int is
new Shuffle_List (List_Int);
List : List_Int.List;
begin
-- Create a list.
for K in 0 .. 9 loop
List.Append (K);
end loop;
-- Show the list.
Put_Line ("Input: ");
for Elem of List loop
Put (Elem'Image & " ");
end loop;
New_Line;
-- Shuffle the list.
Shuffle_List_Int (List);
-- Show the result.
Put_Line ("Output: ");
for Elem of List loop
Put (Elem'Image & " ");
end loop;
New_Line;
end Main;
产生（取决于随机生成器的状态）：
输出
Input:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Output:
5 3 2 8 6 9 1 4 7 0
注意：在您的问题中，您指的是双向链表和 std::vector 的等价物。在Ada中，前者在Ada.Containers.Doubly_Linked_Lists中实现，后者在Ada.Containers.Vectors.