c++ 20概念使用示例

改编自https://en.cppreference.com/w/cpp/language/constraints，你可以只做一些鸭子打字:

#include <cassert>
#include <concepts>

struct ClassWithMyFunc {
    int myFunc() {
        return 1;
    }
};

struct ClassWithoutMyFunc {};

// Concept HasMyFunc: type 'T' has `.myFunc` and
// its return is convertible to int.
template<typename T>
concept HasMyFunc= requires(T a) {
    { a.myFunc() } -> std::convertible_to<int>;
};

// Constrained function template
template<HasMyFunc T>
int f(T t) {
    return t.myFunc() + 1;
}

int main() {
    assert(f(ClassWithMyFunc()) == 2);
    // assert(f(ClassWithoutMyFunc()) == 2);
}

编译并运行:

g++ -ggdb3 -O0 -std=c++20 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.cpp
./main.out

如果取消注释// assert(f(ClassWithoutMyFunc()) == 2);，它会像预期的那样失败:

In file included from /usr/include/c++/10/cassert:44,
                 from main.cpp:1:
main.cpp: In function ‘int main()’:
main.cpp:27:34: error: use of function ‘int f(T) [with T = ClassWithoutMyFunc]’ with unsatisfied constraints
   27 |     assert(f(ClassWithoutMyFunc()) == 2);
      |                                  ^
main.cpp:21:5: note: declared here
   21 | int f(T t) {
      |     ^
main.cpp:21:5: note: constraints not satisfied
main.cpp: In instantiation of ‘int f(T) [with T = ClassWithoutMyFunc]’:
main.cpp:27:5:   required from here
main.cpp:15:9:   required for the satisfaction of ‘HasMyFunc<T>’ [with T = ClassWithoutMyFunc]
main.cpp:15:20:   in requirements with ‘T a’ [with T = ClassWithoutMyFunc]
main.cpp:16:15: note: the required expression ‘a.myFunc()’ is invalid
   16 |     { a.myFunc() } -> std::convertible_to<int>;
      |       ~~~~~~~~^~
cc1plus: note: set ‘-fconcepts-diagnostics-depth=’ to at least 2 for more detail

需要多个基类

如果你真的想要某个基类:

#include <concepts>
#include <type_traits>

struct Base1 {};
struct Base2 {};

struct Derived1 : public Base1 {};
struct Derived2 : public Base2 {};

struct NotDerived {};

template<typename T>
concept HasBase1Or2= std::is_base_of<Base1, T>::value || std::is_base_of<Base2, T>::value;

template<HasBase1Or2 T>
void f(T) {}

int main() {
    f(Derived1());
    f(Derived2());
    // f(NotDerived());
}

如果取消注释// f(NotDerived());它在以下情况下失败:

main.cpp: In function ‘int main()’:
main.cpp:22:19: error: use of function ‘void f(T) [with T = NotDerived]’ with unsatisfied constraints
   22 |     f(NotDerived());
      |                   ^
main.cpp:17:6: note: declared here
   17 | void f(T) {}
      |      ^
main.cpp:17:6: note: constraints not satisfied
main.cpp: In instantiation of ‘void f(T) [with T = NotDerived]’:
main.cpp:22:19:   required from here
main.cpp:13:9:   required for the satisfaction of ‘HasBase1Or2<T>’ [with T = NotDerived]
main.cpp:13:55: note: no operand of the disjunction is satisfied
   13 | concept HasBase1Or2= std::is_base_of<Base1, T>::value ||
      |                                                 ~~~~~~^~
   14 |                      std::is_base_of<Base2, T>::value;
      |                      ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~  
cc1plus: note: set ‘-fconcepts-diagnostics-depth=’ to at least 2 for more detail

在Ubuntu 21.04 GCC 10.3.0上测试。

GCC 10似乎已经实现了它:https://gcc.gnu.org/gcc-10/changes.html，你可以在Ubuntu 20.04上获得它作为一个PPA。https://godbolt.org/ GCC 10.1无法在Ubuntu 20.04上识别概念。

好吧，你可以这样创建你的模板:

template<typename T>
class ObservableList {
  std::list<T> contained_data;
};

然而，这将使限制成为隐式的，而且您不能只提供任何看起来像列表的东西。还有其他方法来限制所使用的容器类型，例如使用特定的迭代器类型，这些迭代器类型并不存在于所有容器中，但同样，这是一种隐式限制而不是显式限制。

据我所知，目前的标准中不存在完全镜像Java语句的结构。

有一些方法可以通过在模板中使用特定的typedefs来限制在模板中使用的类型。这将确保模板专门化的编译不包括特定的类型定义将失败，所以你可以有选择地支持/不支持某些类型。

在c++ 11中，概念的引入会让这变得更容易，但我不认为它会完全满足你的需求。

这在普通c++中是不可能的，但是你可以在编译时通过概念检查来验证模板参数，例如使用Boost的BCCL。

从c++ 20开始，概念开始成为该语言的官方特性。

class Base
{
    struct FooSecurity{};
};

template<class Type>
class Foo
{
    typename Type::FooSecurity If_You_Are_Reading_This_You_Tried_To_Create_An_Instance_Of_Foo_For_An_Invalid_Type;
};

确保派生类继承了FooSecurity结构，编译器就会在所有正确的地方出错。

我建议使用Boost的静态断言特性与Boost Type Traits库中的is_base_of一致:

template<typename T>
class ObservableList {
    BOOST_STATIC_ASSERT((is_base_of<List, T>::value)); //Yes, the double parentheses are needed, otherwise the comma will be seen as macro argument separator
    ...
};

在其他一些更简单的情况下，你可以简单地前向声明一个全局模板，但只为有效类型定义(显式或部分专门化):

template<typename T> class my_template;     // Declare, but don't define

// int is a valid type
template<> class my_template<int> {
    ...
};

// All pointer types are valid
template<typename T> class my_template<T*> {
    ...
};

// All other types are invalid, and will cause linker error messages.

[Minor EDIT 6/12/2013:使用声明但未定义的模板将导致链接器，而不是编译器，错误消息]

在c++中是否有与此关键字简单等价的东西?

No.

根据你想要实现的目标，可能会有足够的(甚至更好的)替代品。

我已经看了一些STL代码(在linux上，我认为它是从SGI的实现派生出来的)。它有“概念断言”;例如，如果您需要一个能够理解*x和++x的类型，则概念断言将在一个什么都不做的函数(或类似的东西)中包含该代码。它确实需要一些开销，所以把它放在一个定义依赖于#ifdef debug的宏中可能是聪明的。

如果子类关系确实是你想知道的，你可以在构造函数中断言T instanceof list(除非它在c++中“拼写”不同)。这样，你就可以通过测试来避免编译器无法为你检查它。