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C++中的requires表达式是什么意思?如何定义?

穿越時空
发布: 2025-06-08 22:03:01
原创
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c++++20中,requires表达式用于约束模板参数,属于概念(concepts)的一部分,其作用是检查类型是否满足特定条件或操作。1. 它通过在模板声明中配合concept使用或作为布尔常量表达式,实现编译期的判断功能;2. 基本结构如定义hassize概念要求类型t具有size()成员函数;3. 可用于函数模板如add_one中限制只有支持a+1操作的类型才能调用;4. 常见用途包括定义组合多个约束条件的概念和直接作为模板约束;5. 写法上需注意表达式有效性、返回值检查及参数命名合理性,如错误写法缺少实例对象调用.size()而正确需传入obj;6. requires表达式本质上是模板编程中的接口验证工具,使模板约束更清晰易读。

C++中的requires表达式是什么意思?如何定义?

在C++20中,requires表达式是用于约束模板参数的一种机制,它属于概念(concepts)的一部分。简单来说,它的作用是检查某个类型是否满足特定的条件或操作,比如能不能调用某个函数、有没有某个成员变量等。

你可以把它理解成一种“编译期的判断语句”,让编译器在实例化模板时自动筛选合适的类型,避免写一堆SFINAE代码。


requires表达式的基本定义方式

requires表达式通常出现在模板声明中,配合concept一起使用,也可以单独作为布尔常量表达式使用。

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一个最基础的requires表达式结构如下:

template<typename T>
concept HasSize = requires(T t) {
    t.size();  // 要求T类型有size()成员函数
};
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上面这个例子定义了一个名为HasSize的概念,它要求传入的类型T必须能调用t.size()。

再来看一个更完整的函数模板使用示例:

template<typename T>
requires requires(T a) { a + 1; } 
void add_one(T& x) {
    x = x + 1;
}
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这里的意思是:只有当T类型的对象可以执行a + 1这个表达式时,才能调用add_one函数。


常见用途和实际应用场景

requires表达式主要用于两个地方:

  • 定义概念(concept)
  • 直接作为模板约束

定义概念时的常见写法

你可以在定义概念时使用requires来组合多个约束条件:

template<typename T>
concept MyConcept = requires(T a, T b) {
    a + b;              // 支持加法
    { a < b } -> std::convertible_to<bool>;  // 比较结果能转为bool
};
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这里的{ a std::convertible_to表示比较的结果必须是可以转换成bool类型的值。

在模板函数或类上直接使用

除了定义概念外,也可以直接把requires放在模板声明后面:

template<typename T>
void print_size(const T& container) requires requires {
    container.size();  // 只有container有size()函数时才允许调用
} {
    std::cout << "Size: " << container.size() << std::endl;
}
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写requires表达式时需要注意的细节

虽然requires表达式的语法看起来不难,但有几个容易出错的地方:

  • 不能随便写表达式:括号里的内容必须是一个有效的表达式,否则编译会报错。
  • 不要漏掉返回值检查:如果你希望某个函数返回特定类型,记得加上->后缀来指定预期类型。
  • 参数要合理命名:虽然参数名不影响逻辑,但起个有意义的名字有助于阅读和调试。

举个例子:

// 错误:没有参数的情况下调用了.size()
template<typename T>
concept BadConcept = requires {
    T.size();  // 错了!应该是实例对象调用.size()
};

// 正确写法
template<typename T>
concept GoodConcept = requires(T obj) {
    obj.size();
};
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总结一下

requires表达式本质上是在模板编程中做“接口验证”的工具。它可以让你写出更清晰、更有意义的模板约束条件,而不用依赖复杂的enable_if或者宏技巧。

基本用法包括:

  • 定义概念时使用requires
  • 在模板函数或类上直接加requires限制
  • 使用{ ... } -> constraint形式对返回值做进一步限制

掌握好这些点之后,你会发现C++20的模板约束其实并不难,只是刚开始有点绕而已。

基本上就这些。

以上就是C++中的requires表达式是什么意思?如何定义?的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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