C++概念占位符类型推导

Question

在范围规范 N4622 中，Same 概念被定义为采用两种类型 T 和 U，但有时在 requires 中使用就像一个：

{ t } -> Same<T>;

第二类U的推导规则是什么？（例如来自概念规范 N4630）

最简单的类似示例是：

template <class T, class U>
concept bool C = (sizeof(T) == sizeof(U)) && (sizeof(U) != 1);

template <class T>
concept bool D = requires(T t){
  // How is U deduced here? 
  {t} -> C<T>; 
};

template <class T>
  requires D<T>
void fn() {}

int main() {
  // Fails with: unable to deduce placeholder type 'C<char>' from 't'
  // That's expected.
  //fn<char>();

  // But how does this work?
  fn<int>();
}

使用 g++ 8.0.0 和 -fconcepts 测试样本。

Answer 1

什么是占位符？

快速回顾一下以确保我们都在同一页上：占位符类型几乎是一种类型，但不完全是一种类型。它是将被有效推导的类型的替代品。（类似地，还有占位符非类型 [resp.templates]，它们是非类型的替代品。为了避免切线，我将在这里提及它们的存在并使用包罗万象的 占位符 从现在起任期。）

在概念之前，我们唯一的占位符是 auto 和 decltype(auto) 说明符：

// the specifiers are all placeholders for `int`
auto i = 42;
auto& lref = i;
auto&& rref = 0;
decltype(auto) = 2 * i;

有了概念，我们可以更复杂地使用占位符：

// two placeholders for `int`
std::pair<auto, auto> p = std::make_pair(1, 4);

// one placeholder
std::pair<auto, int> q = p;

这就是它变得棘手的地方：一个概念本身可以用作占位符：

template<typename Int>
concept bool Integral = …;

// placeholder for `int` constrained by `Integral<int>`
Integral a = 0;

// same as above
Integral<> b = a;

template<typename Lhs, typename Rhs>
concept bool EqualityComparable = …;

// another placeholder for `int`
// this time constrained by `EqualityComparable<int, double>`
EqualityComparable<double> c = a;

仔细阅读二进制 EqualityComparable 示例。作为占位符的概念之所以棘手，是因为第一个概念参数有特殊处理，参数列表中将 not 提及。尖括号列表中出现的任何参数（如果有）对应于后续参数。

要求中的占位符

让我们为具有 size() 的东西写一个概念。为了演示起见，我们期望这个 size() 操作的结果应该可以用作 Incrementable 变量（而不是像 Integral 概念这样的合理的东西）。

template<typename Incr>
concept bool Incrementable = requires(Incr incr) {
    ++incr;
};

template<typename Cont>
concept bool Sizeable = requires(Cont const cont) {
    // requirement #1
    { cont.size() } -> Incrementable
};

我们的要求 #1 是一种特殊的 复合要求。也就是说，它是一个占位符出现在句法 trailing-return-type 中的地方。效果就像我们写的一样：

template<Incrementable Incr>
void valid_for_incrementable(Incr incr);

template<typename Cont>
concept bool Sizeable = requires(Cont const cont) {
    cont.size();
    valid_for_incrementable(cont.size());
};

说白了，复合需求的目的是同时引入两个约束：括号中的表达式是有效的，并且它可以用作发明的约束验证函数模板的参数。

现在一起

根据我们对占位符及其在复合需求中的用途的了解，我们可以找到答案：

template<typename T>
concept bool Demo = requires(T t) {
    { t } -> C<T>;
};

实际上意味着我们在 t 表达式上引入了 C<T, T> 约束。如果占位符是 C<int>，那么约束就会是 C<T, int>，依此类推。

C++概念占位符类型推导

C++ concepts placeholder type deduction

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什么是占位符？

要求中的占位符

现在一起