C++中的concept

concept

概述： 是C++20引入的新机制，旨在提供一种类型约束机制，使得模板的使用更加直观、可读且类型安全

示例：

#include <iostream>
#include <concepts>
#include <string>

// 定义concept
template <typename T>
concept Incrementable = requires(T x) {
    { ++x } -> std::same_as<T&>;  // 确保类型 T 支持自增操作并返回 T&
    { x++ } -> std::same_as<T>;   // 确保类型 T 支持后置自增操作并返回 T
};

// 使用定义的concept来约束模板参数
template <Incrementable T>
void increment(T& x) {
    ++x;
    std::cout << x << std::endl;
}

int main() {
    int a = 5;
    increment(a); // 有效，支持int自增操作

    // std::string b = "hello";
    // increment(b); // 编译错误，不支持自增操作
}

常见的内建concept：

• std::integral：表示整数类型（如int，long等）
• std::floating_point：表示浮点类型（如float、double等）
• std::same_as：检查两个类型是否相同
• std::convertible_to：检查一个类型是否可以转换为另一个类型
• std::invocable：检查类型是否可以被调用（如函数对象）
• std::signed_integral：表示带符号整数类型
• std::unsigned_integral：表示无符号整数类型

示例：

template <std::integral T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

int main() {
    std::cout << add(5, 10) << std::endl; // 有效，int是integral类型
    // std::cout << add(5.5, 10.5) << std::endl; // 编译错误，double不是integral类型
}

概念的组合：

concept还可以通过逻辑运算符组合，创建更复杂的类型约束：

• &&：要求类型同时满足多个条件
• ||：要求类型满足至少一个条件
• !：要求类型不满足这个条件

示例：

template <typename T>
concept Addable = requires(T a, T b) {
    { a + b } -> std::same_as<T>; // 必须支持加法运算
}

template <typename T>
concept Incrementable = requires(T x) {
    { ++x } -> std::same_as<T&>;  // 确保类型 T 支持自增操作并返回 T&
    { x++ } -> std::same_as<T>;   // 确保类型 T 支持后置自增操作并返回 T
};

template <typename T>
concept IncrementableAddable = Incrementable<T> && Addable<T>;

template <IncrementableAddable T>
void incrementAndAdd(T& x, T y) {
    ++x;
    x = x + ;y;
    std::cout << x << std::endl;
}

int main() {
    int a = 5;
    incrementAndAdd(a, 10); // 有效
}