面试题：C++ 泛型编程中的概念约束与优化

Question

在C++20中，引入了概念（Concepts）来对模板参数进行约束。假设你正在编写一个泛型排序函数`template <typename Iter> void mySort(Iter begin, Iter end);`，使用C++20 Concepts约束`Iter`必须满足随机访问迭代器（RandomAccessIterator）的要求，并且在满足要求的情况下，使用并行排序算法（如`std::execution::par`策略的`std::sort`）进行优化。请给出完整的代码实现，并分析在不同编译器下可能遇到的问题及解决方案。

Answer 1

#include <algorithm>
#include <execution>
#include <concepts>

template <typename Iter>
concept RandomAccessIter = std::random_access_iterator<Iter>;

template <RandomAccessIter Iter>
void mySort(Iter begin, Iter end) {
    std::sort(std::execution::par, begin, end);
}

不同编译器下可能遇到的问题及解决方案

1. 编译器不支持C++20 Concepts：
   • 问题：如果使用较旧版本的编译器，可能不支持C++20 Concepts特性，导致编译错误。
   • 解决方案：升级编译器到支持C++20的版本，如GCC 10+、Clang 10+、MSVC 19.20+等。
2. 并行算法支持问题：
   • 问题：某些编译器虽然支持C++20 Concepts，但对并行算法（如std::execution::par）的支持可能不完善，可能导致编译错误或运行时错误。
   • 解决方案：检查编译器文档，查看其对并行算法的支持程度。如果不支持std::execution::par策略，可以考虑使用其他并行排序库，如Intel TBB（Threading Building Blocks），或者使用较保守的排序策略，如std::execution::seq（顺序排序）。
3. 性能问题：
   • 问题：在某些场景下，并行排序算法不一定能带来性能提升，甚至可能因为线程调度开销等原因导致性能下降。
   • 解决方案：进行性能测试，根据实际数据规模和硬件环境，选择合适的排序策略。可以通过编写性能测试代码，对比不同策略下的排序时间，从而选择最优方案。例如，可以根据数据规模动态选择并行或顺序排序：

template <RandomAccessIter Iter>
void mySort(Iter begin, Iter end) {
    if (std::distance(begin, end) > threshold) {
        std::sort(std::execution::par, begin, end);
    } else {
        std::sort(std::execution::seq, begin, end);
    }
}

其中threshold可以根据实际测试结果进行调整。