C++20：多种类型的概念及其约束，正确的语法？答案

【问题标题】：C++20: Concepts of multiple types and its constraint, correct syntax?C++20：多种类型的概念及其约束，正确的语法？
【发布时间】：2019-11-20 15:19:58
【问题描述】：

确认在即将发布的c++20标准中，根据最近的Cologne ISO C++ Meeting中的this reddit report，我们将能够指定模板的concept，并且对于每个类/函数模板，我们将能够在其类型上设置constraints。但是，在文档和教程（例如here）中，我找不到多类型用例的正确语法。

假设我们有一个多类型概念：

template<typename T1, typename T2>
concept AreEqComparable = requires(T1 a, T2 b) {
    { a == b } -> bool;
};

假设，我想在两种不同类型之间定义一个简单的比较函数。 我该怎么做？更具体地说，我应该在下面代码的??? 部分写什么：

???
bool are_equal(T1 a, T2 b) { return a == b; }

我在here、here 甚至here 中找不到任何关于此案例的参考。我随机尝试了类似的东西：

/* 1 */ template<AreEqComparable T1, T2>
/* 2 */ AreEqComparable<T1, T2>
/* 3 */ template<AreEqComparable<T1, T2>>

但它们都抛出语法错误。我认为答案应该在 Bjarne Stroustrup 的规范 P0557 中的某个地方，但我快速浏览后无法找到它。

【问题讨论】：

我没用过概念但是你试过template<AreEqComparable T1, AreEqComparable T2>吗？另外IsEqComparable 可能是一个更好的名称（因为它只适用于一个参数）。
@Galik 刚才试过了，不行。

标签： c++ templates c++20 c++-concepts

【解决方案1】：

你可以这样写：

template <typename T1, typename T2>
    requires AreEqComparable<T1, T2>
bool are_equal(T1 a, T2 b)
{
    // ...
}

这里，我们使用 requires-clause 对类型模板参数施加要求。

【讨论】：

谢谢，这行得通（我正在使用在线编译器wandbox）。有没有更简洁的写法？我的意思是在template 子句中，不必明确指定requires ...?
@FalconUA 我们可以写成template <typename T1, AreEqComparable<T1> T2>，但这有细微的不同——它实际上是AreEqComparable<T2, T1>。我真的不知道更紧凑的版本。
@FalconUA，TS 最初有 AreEqComparable{T1, T2} bool are_equal(…);，但没有等效的简写形式将其放入 C++20。

【解决方案2】：

你可以写：

template <typename T1, AreEqComparable<T1> T2>
bool are_equal(T1, T2);

这相当于：

template <typename T1, typename T2>
    requires AreEqComparable<T2, T1>
bool are_equal(T1, T2);

类型在此处的约束中被翻转，AreEqComparable<T2, T1> 而不是AreEqComparable<T1, T2>。这对于许多概念来说肯定很重要，但可能不是这个特别重要，因为== 本身在 C++20 中变得对称（缺少实际代码中不应该存在的病态案例）。如果你想真的确定这种对称性是有效的，你总是可以在概念中明确说明（EqualityComparableWith 在工作草案中）：

template<typename T1, typename T2>
concept AreEqComparable = requires(T1 a, T2 b) {
    { a == b } -> bool;
    { b == a } -> bool;
};

您实际上可以通过翻转模板参数的顺序（h/t Matthieu M.）以正确的顺序获得所需的约束：

template <typename T2, AreEqComparable<T2> T1>
bool are_equal(T1, T2);

【讨论】：

template <typename T1, AreEqComparable<T1> T2> 这真的是正确的语法吗？看起来有点不对劲：O 我期待像template <typename T1, AreEqComparable<T1, T2>>
@ruohola 是的，没错。我们正在引入具有部分概念 ID AreEqComparable<T1> 的类型 T2。我不知道其他语法会如何引入T2。
那为什么不写template <typename T2, AreEqComparable<T2> T1> bool are_equal(T1, T2)呢？你会以正确的顺序得到参数......
@MatthieuM。哦耶。你可以这样做。
感谢您的深入解释！

【解决方案3】：

另一种完全避免引入模板参数的语法（以添加其他冗余为代价）：

bool are_equal(auto x,auto y)
  requires AreEqComparable<decltype(x),decltype(y)>
  {return x==y;}

【讨论】：

哇，有什么规定可以把requires声明放在哪里吗？
@FalconUA：在template<…> 或R f(…) 之后——当然，仅适用于后一种情况下的函数，它们甚至不需要是模板（例如，它们可以是类模板的成员)。
有趣的是，如果您使用class 并将参数命名为X 和Y，这比普通模板声明短了整整两个字符:-)（82 对 84）
@Barry：当然——但另一个可能会有所改进，所以我需要保险！
@L.F.：是的；甚至析构函数也可以被约束，并且您可以拥有多个这样的 prospective 析构函数。

【解决方案4】：

在 GCC 8.2.0 中，概念应该写成这样：

concept bool ConceptName = /* ... */

但是C++ Templates: The Complete Guide 没有提到bool。由于C++20标准没有发布，很难说哪个是对的。

对于需要一个参数（不一定是类型）的概念，有一个速记：

template <UnaryConceptName T>

对于那些需要两个或更多参数的，没有简写：

template <typename T1, typename T2> requires BinaryConceptName<T1, T2>

typename 可以替换为特定的类型名称。

顺便说一句：

我上面提到的这本书对概念进行了简要介绍。
在 GCC 中使用 -fconcepts 来启用概念。

【讨论】：

concept bool 是概念 TS 中的语法。 C++20 将只是 concept。