"template T is a..."形式的条件如何用概念表达？

Question

很容易表达"type T is a container of E":

template <class T, class E>
concept bool is_container = requires(T t, E e) {
    { t.push_back(e) } -> void;
};

template <class T, class E> requires is_container<T,E>
void moo()
{
    T t; E e;
    t.push_back(e);
}

（具体检查什么并不重要）

现在我需要这样表达一个条件："for any type E, T is a container".

template <template<class> class T> requires is_container<T>
void moo()
{
    T<int> ti; 
    ti.push_back(1);
    T<std::string> ts;
    ts.push_back("abc"s);
}

这种情况下is_container怎么写？

Answer 1

基本上，您所要求的内容不可能按照您暗示的方式实现，但通过简单的解决方法，您可以获得相同的结果。

要知道 T<E> 是任何类型 E 的容器，编译器需要为每个可能的 E 实例化 T<E> 并检查条件，这是不可能的，因为有无限多种可能的类型T<E>（想象一下链T<T<E>>）。

您可以做的是从公共基础 class（标签）派生所有容器 classes（那些是任何 E 的容器）。

struct container_tag { };

template<class E>
class existing_container_class : public container_tag
{
public:
    using value_type = E;
    /* ... */
};

然后写一个这样的概念：

template<class T>
concept bool concept_container = std::is_base_of_v<container_tag, T>;

并像这样使用它：

template<concept_container T>
void moo() {
    T t;
    T::value_type e;
    t.push_back(e);
}

Answer 2

像c++中的许多不可能的事情一样，这相当于解决了Halt。

您有一个图灵完备语言的任意函数（您的模板），并希望确定您的函数的每个输出（模板的每个实例）是否满足某些属性。

莱斯定理说这是不可能的。

这是像模板这样的图灵完备元编程语言的缺点之一。

现在您可以随身携带模板并根据特定类型进行检查。但是在一个足够复杂的程序中，这很像发明用来解决问题的概念；接口错误而不是深度实现错误。

Answer 3

缺少 C++ 模板 parametricity。给定一个模板，只能检查其特定实例的属性，而不能检查模板本身（或 "all its instantiations"，可以说是）。不同的实例化可能有不同的属性。

所以显然不可能写出像is_container的第二种变体这样的概念。

这是一个非常简单、老套的部分解决方法。这个想法是，如果一个模板实例化并适用于某种随机类型，它也可能适用于其他类型。当然，不受控制的专业化和高级模板魔术会打破这个假设，但我们只是回到了常规未经检查的模板的原点。

template <class T, class E>
concept bool is_container = requires(T t, E e) {
    { t.push_back(e) } -> void;
};

struct random {};

template <template<class> class T>
concept bool is_generic_container = is_container<T<random>, random>;

"template T is a..."形式的条件如何用概念表达？

How to express conditions of the form "template T is a..." using concepts?

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