能否声明同时适配受限数组与非受限数组的泛型函数？

问题背景 #

现有一个用于查找数组元素索引的Ada泛型函数，定义如下：

generic
   type T is private;
   type T_index is (<>);
   type T_array is array(T_index range <>) of T;
function FindIndexGeneric(array: T_array; element: T; elementFound: out Boolean) return T_index;

该函数实例化为非受限数组（如String）时可正常运行：

function FindIndexString is new FindIndexGeneric
  (T=>Character, T_index=>Positive, T_array=>String);

但实例化为固定长度的受限数组时会报错：

type userIDIndex is Integer range 1..6;
type userID is array(userIDIndex) of Character;
function FindIndexUserID is new FindIndexGeneric
  (T=>Character, T_index=>userIDIndex, T_array=>userID);
-- 错误提示：expect unconstrained array in instantiation of "T_array"

若将泛型中的数组声明改为type T_array is array(T_index) of T;，则可适配受限数组，但无法再实例化非受限数组。由于核心查找逻辑一致，无需编写多个泛型版本，需找到同时支持两种数组类型的方案。

解决方案 #

方案1：基于抽象数组操作的泛型定义 #

通过将数组类型声明为私有类型，并添加获取元素、索引范围的泛型回调函数，实现对任意数组类型（受限/非受限）的适配。

泛型函数定义

generic
   type T is private;
   type T_Index is (<>);
   type T_Array is private;
   -- 获取数组指定索引的元素
   with function Element(Arr : T_Array; Idx : T_Index) return T;
   -- 获取数组的起始索引
   with function First(Arr : T_Array) return T_Index;
   -- 获取数组的结束索引
   with function Last(Arr : T_Array) return T_Index;
function FindIndexGeneric(Arr : T_Array; Target : T; Found : out Boolean) return T_Index;

泛型函数实现

function FindIndexGeneric(Arr : T_Array; Target : T; Found : out Boolean) return T_Index is
begin
   Found := False;
   for Idx in First(Arr)..Last(Arr) loop
      if Element(Arr, Idx) = Target then
         Found := True;
         return Idx;
      end if;
   end loop;
   -- 未找到时返回起始索引，可根据需求调整（如抛出异常）
   return First(Arr);
end FindIndexGeneric;

实例化示例

• 非受限数组String实例化：

function FindIndexString is new FindIndexGeneric
  (T => Character,
   T_Index => Positive,
   T_Array => String,
   Element => String.Element,
   First => String'First,
   Last => String'Last);

• 受限数组userID实例化（Ada 2012及以上可用表达式函数简化）：

type userIDIndex is Integer range 1..6;
type userID is array(userIDIndex) of Character;

function FindIndexUserID is new FindIndexGeneric
  (T => Character,
   T_Index => userIDIndex,
   T_Array => userID,
   Element => (function (Arr : userID; Idx : userIDIndex) return Character is (Arr(Idx))),
   First => (function (Arr : userID) return userIDIndex is (Arr'First)),
   Last => (function (Arr : userID) return userIDIndex is (Arr'Last)));

方案2：利用非受限数组基类型适配受限数组 #

对于受限数组，可直接以其对应的非受限数组基类型作为泛型的T_array参数，受限数组作为子类型可隐式转换为非受限数组类型，无需修改原泛型函数定义。

实例化示例

type userIDIndex is Integer range 1..6;
type userID is array(userIDIndex) of Character;

-- 以非受限数组基类型作为T_array参数
function FindIndexUserID is new FindIndexGeneric
  (T => Character,
   T_Index => userIDIndex,
   T_Array => array(userIDIndex range <>) of Character);

-- 调用时可直接传入userID类型变量
declare
   ID : userID := "123456";
   Found : Boolean;
   Idx : userIDIndex;
begin
   Idx := FindIndexUserID(ID, '3', Found);
end;

总结 #

方案1通过抽象数组操作实现了最大的灵活性，可适配任意自定义数组类型；方案2无需修改原泛型函数，仅需调整实例化时的数组类型参数，实现成本更低，适合已有泛型函数的场景。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Adi