为什么概念细化不能使用简洁的语法

Question

提炼概念时，标准中一贯的做法是完整地写出要提炼的概念。例如，在 [concepts.integral] 中，SignedIntegral 像这样优化 Integral：

template<class T>
  concept Integral = is_integral_v<T>;
template<class T>
  concept SignedIntegral = Integral<T> && is_signed_v<T>;

为什么细化的概念不能写成：

template<Integral T>
  concept SignedIntegral2 = is_signed_v<T>;

SignedIntegral2 似乎与 SignedIntegral 具有相同的明显含义，但它甚至无法在 clang 上编译。这有什么原因吗？

Answer 1

SignedIntegral2 的声明格式错误，因为 [temp.concept]/4:

A concept shall not have associated constraints.

了解其中的原因很重要。概念基本上是谓词。他们的工作是接受一系列论证（最常见的是一系列类型）并说明这个概念是否得到满足。但是考虑一下这两种不同的实现会给出什么答案：

• SignedIntegral<int32_t> 是 true
• SignedIntegral<uint32_t> 是 false
• SignedIntegral<string> 是 false

但是：

• SignedIntegral2<int32_t> 是 true
• SignedIntegral2<uint32_t> 是 false
• SignedIntegral2<string> 是...未定义

概念的全部意义在于约束。 SignedIntegral2 中提议的替代简洁声明将类型参数 T 约束为 Integral。由于 string 不满足 Integral，我们甚至不能问它是否是 SignedIntegral2 的问题。

换句话说，SignedIntegral 是一个全函数，而 SignedIntegral2 是一个只在 Integral 类型上定义的偏函数。如果我们把两者都写成函数，这可能会更清楚：

template <typename T>
constexpr bool SignedIntegral() { return Integral<T> && is_signed_v<T>; }

template <Integral T>
constexpr bool SignedIntegral2() { return is_signed_v<T>; }

重要的是概念始终是全函数，这就是不允许关联约束的原因。

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请注意，出于概念满意度的目的，将 "undefined" 视为 false 的扩展当然是可能的，但这会给包含规则增加额外的皱纹，而且这肯定是不平凡的实施复杂性。未来的某些标准肯定有可能允许它们。我的 crystal 球目前在店里，所以我不能确定。