c++ - 使用函数重载解析的概念(而不是 SFINAE)

Question

试图告别 SFINAE。

是否可以使用 concepts来区分函数，这样编译器就可以根据发送的参数是否满足concept来匹配正确的函数约束？

例如，重载这两个:

// (a)
void doSomething(auto t) { /* */ }

// (b)
void doSomething(ConceptA auto t) { /* */ }

因此，当被调用时，编译器会在每次调用时匹配正确的函数:

doSomething(param_doesnt_adhere_to_ConceptA); // calls (a)
doSomething(param_adheres_to_ConceptA); // calls (b)

相关问题: Will Concepts replace SFINAE?

Answer 1

是 concepts是为此目的而设计的。如果发送的参数不符合所需的概念参数，则该函数不会被考虑在重载解析列表中，从而避免歧义。

此外，如果发送的参数满足多个功能，则会选择更具体的一个。

简单示例:

void print(auto t) {
    std::cout << t << std::endl;
}

void print(std::integral auto i) {
    std::cout << "integral: " << i << std::endl;
}

以上 print函数是可以一起存在的有效重载。

如果我们发送非整数类型，它将选择第一个

如果我们发送一个整数类型，它会更喜欢第二个

例如，调用函数:

print("hello"); // calls print(auto)
print(7);       // calls print(std::integral auto)

没有歧义 ——这两个功能可以完美地并排在一起。

无需任何 SFINAE 代码 ，例如 enable_if - 它已经应用(很好地隐藏)。

在两个概念之间进行选择

上面的例子展示了编译器如何更喜欢约束类型(std::integral auto)而不是无约束类型(只是 auto)。但这些规则也适用于两个相互竞争的概念。如果一个更具体，编译器应该选择更具体的一个。当然，如果这两个概念都得到满足并且没有一个更具体，这将导致歧义。

那么，是什么让一个概念更加具体呢？如果它基于另一个1。

通用概念 - GenericTwople :

template<class P>
concept GenericTwople = requires(P p) {
    requires std::tuple_size<P>::value == 2;
    std::get<0>(p);
    std::get<1>(p);
};

更具体的概念 - Twople:

class Any;

template<class Me, class TestAgainst>
concept type_matches =
    std::same_as<TestAgainst, Any> ||
    std::same_as<Me, TestAgainst>  ||
    std::derived_from<Me, TestAgainst>;

template<class P, class First, class Second>
concept Twople =
    GenericTwople<P> && // <= note this line
    type_matches<std::tuple_element_t<0, P>, First> &&
    type_matches<std::tuple_element_t<1, P>, Second>;

请注意，Twople 需要满足 GenericTwople 要求，因此它更具体。

如果您在我们的 Twople 中替换该行:

    GenericTwople<P> && // <= note this line

根据此行带来的实际需求，Twople 仍将具有相同的需求，但不再比 GenericTwople 更具体。当然，这与代码重用是我们更喜欢基于 GenericTwople 定义 Twople 的原因。

现在我们可以玩各种重载:

void print(auto t) {
    cout << t << endl;
}

void print(const GenericTwople auto& p) {
    cout << "GenericTwople: " << std::get<0>(p) << ", " << std::get<1>(p) << endl;
}

void print(const Twople<int, int> auto& p) {
    cout << "{int, int}: " << std::get<0>(p) << ", " << std::get<1>(p) << endl;
}

并调用它:

print(std::tuple{1, 2});        // goes to print(Twople<int, int>)
print(std::tuple{1, "two"});    // goes to print(GenericTwople)
print(std::pair{"three", 4});   // goes to print(GenericTwople)
print(std::array{5, 6});        // goes to print(Twople<int, int>)
print("hello");                 // goes to print(auto)

我们可以更进一步，因为上面介绍的 Twople 概念也适用于多态:

struct A{
    virtual ~A() = default;
    virtual std::ostream& print(std::ostream& out = std::cout) const {
        return out << "A";
    }
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const A& a) {
        return a.print(out);
    }
};

struct B: A{
    std::ostream& print(std::ostream& out = std::cout) const override {
        return out << "B";
    }
};

添加以下重载:

void print(const Twople<A, A> auto& p) {
    cout << "{A, A}: " << std::get<0>(p) << ", " << std::get<1>(p) << endl;
}

并调用它(而所有其他重载仍然存在):

    print(std::pair{B{}, A{}}); // calls the specific print(Twople<A, A>)

代码: https://godbolt.org/z/3-O1Gz

不幸的是，C++20 不允许概念专门化，否则我们会走得更远，使用:

template<class P>
concept Twople<P, Any, Any> = GenericTwople<P>;

这可以为 this SO question 添加一个不错的可能答案，但是不允许概念特化。

1 约束部分排序的实际规则更复杂，参见: cppreference/ C++20 spec .