使用概念禁用类专业化

Question

我正在使用概念 TS 实现我自己的 std::span 版本。我在执行these constructors 时遇到了困难：

template<class Container> constexpr span(Container& cont);
template<class Container> constexpr span(const Container& cont);

备注：这些构造函数不应参与重载决议，除非：

• Container 不是 span 的特化，并且
• Container 不是 array 的特化

如何使用概念来实现这一点？

Answer 1

首先，创建一个特征来检查特化。 array 和 span 在接受类型参数和非类型参数的意义上看起来是一样的：

template <typename T, template <typename, auto> class Z>
struct is_specialization : std::false_type { };
template <typename A, auto V, template <typename, auto> class Z>
struct is_specialization<Z<A,V>, Z> : std::true_type { };

template <typename T, template <typename, auto> class Z>
inline constexpr bool is_specialization_v = is_specialization<T, Z>::value;

然后我们可以从中建立一个概念：

// the last bullet point
template <typename T, typename E>
concept ValidForElement =
    ConvertibleTo<std::remove_pointer_t<T>(*)[], E(*)[]>;

template <typename T, typename E>
concept AllowedContainer =
    // not a specialization of span (note: requires forward declaration of span)
    !is_specialization_v<std::remove_cv_t<T>, std::span>
    // not a specialization of array
    && !is_specialization_v<std::remove_cv_t<T>, std::array>
    // not a raw array
    && !std::is_array_v<std::remove_cv_t<T>>
    && requires (T cont) {
        // data(cont) is well-formed and has a valid type
        { data(cont); } -> ValidForElement<E>
        // size(cont) is well-formed
        { size(cont); }
    };

你会使用喜欢的：

template <typename Element, std::ptrdiff_t Extent = -1>
struct span {
    template <typename C> requires AllowedContainer<C, Element>
    span(C&);
    template <typename C> requires AllowedContainer<C const, Element>
    span(C const&);
};

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那里的const-ness 要求阻止了漂亮的 partial-concept-id 语法，但我想我们可以添加另一个概念：

template <typename T, typename E>
concept ConstAllowedContainer = AllowedContainer<T const, E>;

template <typename Element, std::ptrdiff_t Extent = -1>
struct span {
    template <AllowedContainer<E> C>      span(C&);
    template <ConstAllowedContainer<E> C> span(C const&);
};

不确定这里是否有更聪明的方法。

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但实际上这整个对构造函数的事情可能是一个错误，你想做一个转发引用：

template <typename Element, std::ptrdiff_t Extent = -1>
struct span {
    template <AllowedContainer<E> C>
    span(C&&);
};

最后一种方法需要对概念进行一些调整（所有remove_cv_t 都应该变成remove_cvref_t）。

Answer 2

您可以使用类型特征来检查某个类型是否是span 或std::array 的特化。这对我有用：

#include <type_traits>

template<typename, std::ptrdiff_t> class span;

template <typename T>
struct is_array : std::false_type { };
template <typename T, size_t N>
struct is_array<std::array<T, N>> : std::true_type { };

template <typename T>
struct is_span : std::false_type { };
template <typename T, std::ptrdiff_t P>
struct is_span<span<T, P>> : std::true_type { };

template <typename T>
concept bool NotSpanNotArray = !is_array<T>::value && !is_span<T>::value;

template<typename, std::ptrdiff_t> class span {
public:
  template<NotSpanNotArray T> constexpr span(T& cont);
  // template<NotSpanNotArray T> constexpr span(const T& cont);
};

工作演示：https://wandbox.org/permlink/M0n60U8Hl4mpacuI

只是我不能 100% 确定这样的解决方案是否满足当且仅当要求时才参与重载解决。一些语言律师可能会澄清这一点。

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更新

我刚刚意识到std::is_array 仅适用于“普通”数组，不适用于std::array。因此，我还添加了一个自定义的 is_array 类型特征。

Answer 3

你误用了概念。在概念世界中，span 构造函数将如下所示，使用 concept-ts 语法：

struct span{
   span(const ContiguousRange&);
   span(ContiguousRange&);
   span(const span&) =default;
   span(span&) =default;
   };

或使用 c++20：

struct span{
   span(const ContiguousRange auto&);
   span(ContiguousRange auto&);
   span(const span&) =default;
   span(span&) =default;
   };

概念是为了简化抽象。因此，如果您的界面在使用概念时变得更加复杂，那么您就错过了抽象。这里的抽象是ContiguousRange（感谢@Lyberta）。