Concepts是C++20引入的模板约束机制，通过定义类型要求清单（如std::integral）提升代码可读性与错误提示清晰度；支持自定义concept（如HasSize）、三种写法风格（requires子句、概念模板参数、简写形式），并可用于重载控制与接口文档化，显著改善传统模板编程的可维护性问题。
C++20 引入的 Concepts 特性为模板编程带来了革命性的改进，它允许开发者在编译期对模板参数施加约束，从而提升代码的可读性、可维护性和错误提示的清晰度。相比以往依赖 SFINAE 或静态断言的方式，Concepts 提供了一种更直观、更安全的方式来定义模板的使用条件。
什么是 Concepts？
Concepts 是一种用于限制模板参数类型的机制。你可以把它理解为“类型的要求清单”——只有满足这些要求的类型，才能被用作模板实参。
例如，你希望一个函数模板只接受整数类型，过去可能需要通过 std::enable_if 实现，而现在可以直接写：
requires std::integral
void print_integer(T value) {
std::cout }
这里 requires std::integral
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如何定义和使用自定义 Concept
除了标准库提供的概念（如 std::integral、std::floating_point、std::default_constructible 等），你也可以定义自己的 concept。
比如，定义一个 concept 要求类型具有 .size() 成员函数：
concept HasSize = requires(T t) {
t.size();
{ t.size() } -> std::convertible_to<:size_t>;
};
template
void print_size(const T& container) {
std::cout }
这个 HasSize concept 使用了 requires 表达式 来检查类型是否支持 size() 并返回可转换为 std::size_t 的值。
Concepts 的三种写法风格
C++20 提供了多种方式来应用 concept，语义相同，风格不同：
-
Requires 子句：
template
requires std::integral
T add(T a, T b) { return a + b; } -
Concept 模板参数列表（最简洁）：
template<:integral t>
T add(T a, T b) { return a + b; } -
函数模板简写形式（类似泛型）：
auto add(std::integral auto a, std::integral auto b) {
return a + b;
}
推荐根据上下文选择可读性最强的形式。在库设计中建议使用显式模板参数风格，便于调试和文档生成。
优势与实际应用场景
Concepts 在现代 C++ 编程中有诸多实用价值：
- 提升编译错误信息：传统模板出错时堆栈深、信息晦涩；用了 concept 后，错误会明确指出“XXX 类型不满足 Integral 要求”。
- 接口文档化：模板的要求直接体现在代码中，无需注释说明“此函数仅适用于随机访问迭代器”。
- 重载控制：可以基于不同的 concept 实现函数重载，例如针对可排序容器和普通容器分别处理。
例如：
void process(auto& c) requires std::random_access_range// 使用下标访问优化逻辑
}
void process(auto& c) {
// 通用遍历逻辑
}
基本上就这些。C++20 的 Concepts 让模板不再是“黑魔法”，而是变得清晰可控。掌握它，是迈向现代 C++ 高效编程的重要一步。
