C++ 概念成员检查类型歧义与参考

Question

我正在学习 C++ 概念，但遇到了一个令人讨厌的问题：

我不知道如何区分成员变量是int 类型的变量和成员变量是int&。

原因是我正在使用的检查使用 instance.member 语法，并且在 C++ 中返回引用。

完整示例：

#include <iostream>
#include <concepts>

template<typename T>
void print(T t) {
    std::cout << "generic" << std::endl;
}

template<typename T>
requires requires(T t){
    {t.val} -> std::same_as<int&>;
}
void print(T t) {
    std::cout << "special" << std::endl;
}

struct S1{
    int bla;
};

struct S2{
   int val = 47;
};
int x = 47;
struct S3{
    int& val=x;
};

int main()
{
    print(4.7);
    print(S1{});
    print(S2{});
    print(S3{});
}

我希望print(S3{}) 将由通用案例处理，而不是特殊案例。 请注意，将我的 requires 内容更改为：

 {t.val} -> std::same_as<int>;

使S2 与模板不匹配，因此不起作用（就像我说的那样，我认为 C++ 中的成员访问返回一个引用）。

有没有办法解决这个问题？

Answer 1

这里的问题是表达式概念检查在检查中使用decltype((e)) 而不是decltype(e)（额外的括号很重要）。

因为t.val 是int 类型的左值（表达式永远没有引用类型），所以decltype((t.val)) 无论如何都是int&，正如您所发现的。

相反，您需要显式使用单括号语法：

template <typename T>
requires requires (T t) {
    requires std::same_as<decltype(t.val), int&>;
}
void print(T t) {
    std::cout << "special" << std::endl;
}

或者

template <typename T>
requires std::same_as<decltype(T::val), int&>

Answer 2

解决办法是：

template <typename T>
requires requires(T t)
{
    requires std::is_same_v<decltype(t.val), int>; // or `int &` for references
}
void print(T t)

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Clang 有一个错误导致 {T::val} -> std::same_as<int> 也能正常工作，即使 lhs 的类型是 said to be，就像由 decltype((...)) 确定的一样，它应该在此处返回 int &。

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请注意，“C++ 中的成员访问返回引用” 为假。不可能，因为expressions can't have reference types。当你编写一个具有引用返回类型的函数时，调用它会产生一个非引用类型的左值。

decltype 将根据值类别为表达式类型添加引用性（& 用于左值，&& 用于 xvalues，prvalues 没有）。这就是为什么人们经常认为表达式可以有引用类型。

它还对 variables 有一个特殊规则（与一般表达式相反），这会导致它返回所写的变量类型，而忽略 expression 类型和值类别。显然，t.val 为此目的算作一个变量。