Concepts是C++20引入的模板约束机制,可定义类型需满足的操作或属性要求,如Integral限制整型,提升编译错误可读性;标准库提供std::integral等常用concept;支持通过requires表达式自定义复杂约束如IncrementableAndPrintable。

C++20 引入了 Concepts,它让模板编程更安全、更清晰。你可以用它来约束模板参数的类型,避免在编译时报出一长串晦涩的错误信息。相比以前依赖 SFINAE 或 static_assert 的方式,Concepts 提供了更直观、可读性更强的语法。
什么是 Concepts?
Concepts 是一种对模板参数施加约束的机制。它定义了一组要求(如支持哪些操作、是否具有某些属性),只有满足这些要求的类型才能被用作模板实参。
比如,你希望一个函数模板只接受整数类型,就可以这样写:
// 定义一个 concept:仅允许整数类型template
concept Integral = std::is_integral_v
template
T add(T a, T b) {
return a + b;
}
现在如果调用 add(3.5, 4.2),编译器会明确提示 double 不满足 Integral 约束,而不是报错于内部表达式不合法。
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使用标准库中的常用 Concepts
C++20 在 头文件中提供了许多预定义的 concept,可以直接使用:
- std::integral:整型类型(int、char、bool 等)
- std::floating_point:浮点类型(float、double)
- std::default_constructible:能默认构造
- std::copyable:可复制
- std::equality_comparable:支持 == 和 !=
示例:要求类型既是整型又可默认构造
template<:integral t>requires std::default_constructible
void reset_value(T& x) {
x = T{};
}
自定义 Concept 的高级用法
除了基础类型检查,你还能通过 requires 表达式定义更复杂的约束。
例如,定义一个 concept 要求类型支持前置递增和输出流操作:
templateconcept IncrementableAndPrintable = requires(T t, std::ostream& os) {
++t;
os };
template
void print_and_inc(T& value) {
std::cout }
这个函数只能接受像 int、std::string 这样支持 ++ 和
Concepts 在类模板中的应用
Concepts 同样适用于类模板。你可以限制实例化类时使用的类型:
template<:semiregular t> // 可复制、可赋值、可析构class Container {
private:
T data;
public:
Container(const T& d) : data(d) {}
};
Container
Container
这样可以在模板定义层面阻止非法类型的使用,提升接口健壮性。
基本上就这些。C++20 的 Concepts 让模板不再是“黑盒”,类型约束变得显式且易于理解。合理使用能大幅提高代码可维护性和编译错误可读性。不复杂但容易忽略的是:别忘了包含 头文件,并确保编译器支持 C++20(如 GCC 10+、Clang 10+)。









