`std::default_initializable` 和 `std::is_default_constructible` 有什么区别？

Question

C++20 添加了一个名为std::default_initializable 的概念。与std::is_default_constructible 相比，命名上的差异似乎太明显了，不可能是偶然的。

它们的规范也有不同的措辞（至少在 cppreference 上），但是我不明白 有效 的区别是什么。

以下是 cppreference 文章的简短摘要：

std::is_default_constructible<T> 要求 T foo(); 格式正确，并假设它没有被解析为函数声明。换句话说（如果我理解正确的话），T 需要是可破坏的并且 T() 需要是格式良好的。
_{（编辑：它似乎没有需要可破坏性，所以这是第一个区别）}

另一方面，std::default_initializable 要求 T foo;、T() 和 T{} 格式正确。

这两者之间有什么有效的区别吗？

据我所知，T{} 总是被解释为T()（忽略最令人头疼的解析，这里不计算在内），所以我不确定为什么要明确提到它。此外，T() 格式良好似乎暗示 T foo; 格式良好。

Answer 1

这基本上是LWG 3149：

DefaultConstructible<T> 等价于Constructible<T> (18.4.11 [concept.constructible])，等价于is_constructible_v<T> (20.15.4.3 [meta.unary.prop])。根据 20.15.4.3 [meta.unary.prop] 第 8 段：

模板特化is_­constructible<T, Args...>的谓词条件当且仅当以下变量定义对于某个发明的变量t是良构的：

T t(declval<Args>()...);

DefaultConstructible<T> 要求 T 类型的对象可以值初始化，而不是按预期进行默认初始化。

这个概念的动机是检查你是否会写：

T t;

但是定义没有检查，它检查你是否可以写T()。但是T() 也不意味着你可以写T{} - 有些类型的含义不同：

struct S0 { explicit S0() = default; };
struct S1 { S0 x; }; // Note: aggregate
S1 x;   // Ok
S1 y{}; // ill-formed; copy-list-initializes x from {}

为了理智起见，我们的目的是简化图书馆必须处理的事情，所以我们想拒绝 S1 只是因为它很奇怪。

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然后，一旦该概念检查了与 is_default_constructible 不同的内容，LWG 3338 就将其重命名。因为，不同的东西应该有不同的名字。

Answer 2

LWG 问题 3338

• 3338. Rename default_constructible to default_initializable

强调is_default_constructible trait 和最初命名为default_constructible 的 C++20 概念之间的含义差异，LWG issue 3149 被接受：

3149 DefaultConstructible 应该需要默认初始化

讨论

[...] [概念] DefaultConstructible<T> 要求 T 类型的对象可以进行值初始化，而不是按预期进行默认初始化。

库需要一个要求对象类型可以默认初始化的约束。 [...]

用户还需要一种机制来提供这种约束，他们可能会选择DefaultConstructible尽管它有些不合适。

Tim Song 提供了一个例子，说明“可以值初始化”的要求与更严格的“可以默认初始化”的要求相比，什么时候太弱了。

Tim Song 指出 {} 不一定是一个有效的初始化器 DefaultConstructible 类型。在这个示例程序中（参见编译器 探险家）：

struct S0 { explicit S0() = default; };
struct S1 { S0 x; }; // Note: aggregate
S1 x;   // Ok
S1 y{}; // ill-formed; copy-list-initializes x from {}

S1 可以默认初始化，但不能从列表初始化 空的括号初始化列表。在场的人一致认为 DefaultConstructible应该禁止这种病态的 要求初始化表单有效。

Issue 3149 已被移至 WP 状态（除了作为技术勘误外，基本上已被接受）。

Issue 3338 随后也获得了 WP 状态，将 default_constructible 概念重命名为 default_initializable：

3338。将 default_constructible 重命名为 default_initializable

讨论

[...] 在 LEWG 的讨论中明确表示，3149 将改变概念，要求默认初始化有效，而不是 is_default_constructible 特征所要求的值初始化。 LEWG 同意如果特征和概念名称非常相似但含义略有不同会令人困惑 [...]。

建议的解决方案：

[...] 将稳定名称“[concept.defaultconstructible]”更改为“[concept.default.init]”并将“Concept default_constructible”重命名为“Concept default_initializable”。将所有对名称 default_constructible 的引用替换为 default_initializable（出现 20 次）。

Answer 3

简而言之，std::default_initializable<T> 需要 std::is_default_constructible<T> && std::destructible<T>，以及一些默认构造的极端情况。

看着spec，

template<class T> 
concept default_initializable = 
    std::constructible_from<T> && 
    requires { T{}; } && 
    requires { ::new (static_cast<void*>(nullptr)) T; };

而对于std::is_default_construtible，规范defines

如果std::is_constructible<T>::value 为真，则提供成员常量value 等于true，否则value 为false。

进一步研究default_initializable的定义，规范defines

template < class T, class... Args >
concept constructible_from =
    std::destructible<T> && 
    std::is_constructible<T, Args...>::value;

既然我们只看std::constructible_from<T>，那么我们可以看到default_initializable的定义可以重写为

template<class T> 
concept default_initializable = 
    std::is_constructible<T>::value &&
    std::destructrible<T> && 
    requires { T{}; } && 
    requires { ::new (static_cast<void*>(nullptr)) T; };

最后是

template<class T> 
concept default_initializable = 
    std::is_default_constructible<T>::value &&
    std::destructrible<T> && 
    requires { T{}; } && 
    requires { ::new (static_cast<void*>(nullptr)) T; };