轉(zhuǎn)眼間，C++20的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布快兩年了。不少C++的開(kāi)源項(xiàng)目也已經(jīng)將標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)到最新的C++20了，筆者也開(kāi)啟了新標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)歷程了。所以借這系列的博文，記錄下筆者學(xué)習(xí)新標(biāo)準(zhǔn)的一些心得與吐槽~~
作為C++20系列的第一篇開(kāi)篇之文，就要從千呼萬(wàn)喚始處理的concept聊起了，后續(xù)很多新的feature的實(shí)現(xiàn)，也仰賴新的concept的實(shí)現(xiàn)，后續(xù)筆者的文章也會(huì)逐步展開(kāi)。OK，開(kāi)始我們C++20旅程的第一站：concept

創(chuàng)新互聯(lián)從2013年開(kāi)始，是專業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)公司，擁有項(xiàng)目網(wǎng)站制作、成都網(wǎng)站建設(shè)網(wǎng)站策劃，項(xiàng)目實(shí)施與項(xiàng)目整合能力。我們以讓每一個(gè)夢(mèng)想脫穎而出為使命，1280元霍州做網(wǎng)站,已為上家服務(wù),為霍州各地企業(yè)和個(gè)人服務(wù),聯(lián)系電話:18982081108

1.First Look

先從一個(gè)群友的一個(gè)實(shí)際的問(wèn)題出發(fā)，我們來(lái)看看concept可以解決什么問(wèn)題。是怎么樣通過(guò)coding實(shí)現(xiàn)的。

• SFINAE
  熟悉C++模板編程的小伙伴肯定第一時(shí)間想到通過(guò)SFINAE的方式來(lái)解決，讓筆者來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的話，會(huì)寫(xiě)出下面的代碼:

template 
T test(T a) {
    static_assert(!std::is_same_v);
    static_assert(!std::is_same_v);
    static_assert(!std::is_same_v);
    static_assert(!std::is_same_v);
    return a;
}

這里寫(xiě)的代碼是一個(gè)略微Trick的表達(dá)，利用decltype去獲取操作符計(jì)算后的類型，然后用std::is_same_v進(jìn)行一個(gè)其實(shí)沒(méi)什么意義的類型比較，來(lái)滿足static_assert的語(yǔ)義，最終滿足我們對(duì)模板類型T的一些約束。

• concept
  顯然上面的方式是很不直觀的，雖然能達(dá)到咱們的目的，但是從代碼優(yōu)雅角度來(lái)說(shuō)是一種較差的選擇實(shí)現(xiàn)。

我們來(lái)看一下用C++20提供給我們的Concept是如何解決這個(gè)問(wèn)題的：

template 
concept Cal = requires (T a) {
    a + a;
    a - a;
    a * a;
    a / a;
};

template 
requires Cal
T test(T a) {
    return a;
}

這是通過(guò)concept來(lái)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)類型約束方式，Cal代表著一個(gè)concept的實(shí)現(xiàn)，requires中花括號(hào)的內(nèi)容就代表了對(duì)于類型T的約束，要滿足下面的操作符

a + a;
a - a;
a * a;
a / a;

Bingo！ 似乎C++20給了我們一個(gè)更好的trait，接著往下看，我們繼續(xù)來(lái)細(xì)探Concept的實(shí)現(xiàn)。

2. How to use

• concept的定義

這里寫(xiě)了一個(gè)例子，咱們基于這個(gè)例子來(lái)展開(kāi):

template 
concept Cal = requires (T a) {
    a + a;
    typename T::type;
   {a + a} -> std::same_as;
    require  Concept2;
};

這里定義了4個(gè)requires的要求，只有滿足這4個(gè)條件才能通過(guò)concept的限制，正常進(jìn)行編譯。

1). a + a這個(gè)是最簡(jiǎn)單的，該表達(dá)式能通過(guò)編譯則代表符合要求，這里不會(huì)進(jìn)行實(shí)際的計(jì)算。
2). typename T::type代表需要，T類型定義了type類型，才符合要求
3). {a + a} -> std::same_as 這里的{}代表了decltype(a + a)之后的類型需要滿足后面的concept的需求。這是一個(gè)語(yǔ)法糖，也可以通過(guò)這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)：requires std::is_floating_point_v
4). 最后的require Concept2這代表了concept的嵌套邏輯。requires后面可以帶任意的concept

• concept的使用

了解了concept定義之后，我們就可以利用concept來(lái)進(jìn)行模板類型的約束了。
這里“回字有四種寫(xiě)法”，大家可以選擇自己喜歡的方式來(lái)使用。(真搞不懂搞這么多寫(xiě)法干什么，不能統(tǒng)一一下嗎？， 下面介紹的順序隨筆者的偏好以此遞減）

template 
requires Cal
T test(T a)
{
    return a + a;
}

1). 這是筆者最認(rèn)可的一種書(shū)寫(xiě)方式，語(yǔ)義明確，在模板類型定義之后明確對(duì)它的要求。

template 
T test(T a)
{
    return a + a;
}

2). 也還行吧，模板參數(shù)前指定了concept，也比較明確直觀。

Cal test(Cal a)
{
    return a + a;
}

3). concept命名一長(zhǎng)就顯得有些瑣碎了，并且把concept當(dāng)類型使用了，看起來(lái)有些怪異了。

template 
T test(T a) requires Cal
{
    return a + a;
}

4). 把concept寫(xiě)后面的都是異端，當(dāng)然如果你喜歡的話，也ok。

3. concept的本質(zhì)

concept本質(zhì)上是：一個(gè)可以套用在模板上的constexpr bool值。

相信下面這段代碼能幫助你更好的理解它：

template 
concept Con = std::is_floating_point_v;

int main(int argc, char* argv[]) {
    static_assert(std::is_same_v), bool>);
    std::cout << Con << std::endl;
    return 0;
}

顯然，上面的代碼我們用is_same_v確定了concept生成的類型就是bool類型。而同樣的，在運(yùn)行期，咱們也可以將concept的結(jié)果作為一個(gè)bool常量進(jìn)行使用，并打印。

所以，take it easy。 concept很簡(jiǎn)單，它只是C++20給你提供的一個(gè)better的工具，來(lái)擺脫被瘋狂的模板報(bào)錯(cuò)所支配的恐懼。但即使你完全不了解它，使用老的方式，依然能夠同樣解決問(wèn)題。

4.小結(jié)

C++的一些模板推斷的錯(cuò)誤常常讓人抓狂。而很多時(shí)候我們使用它需要

• 要進(jìn)行模板推斷類型的編程設(shè)計(jì)
• 利用SFINAE的方式來(lái)類型約束

這無(wú)形之中增加Coding時(shí)的心智成本，而concept作為一個(gè)新的語(yǔ)法糖，給了我們拆分二者的機(jī)會(huì)：讓上帝歸上帝，凱撒歸凱撒。
使用好concept來(lái)進(jìn)行類型約束，enjoy新標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)的便利吧。

希望大家能夠有所收獲，筆者水平有限。成文之處難免有理解謬誤之處，歡迎大家多多討論，指教。

5.參考資料

CppReference