c++ requires子句怎么写 c++ Concepts约束详解【详解】

C++20 的 requires 子句是 Concepts 的核心语法，用于编译期静态约束模板参数；常见位置在模板参数后、函数声明前，支持布尔常量表达式、concept 名复用及 requires 表达式检查表达式合法性。

C++ 的 requires 子句用于在模板定义中直接表达对模板参数的约束，它是 C++20 Concepts 的核心语法之一。它不是“写在函数末尾的条件判断”，而是编译期静态检查的声明式约束工具，让错误信息更清晰、接口意图更明确。

requires 子句的基本写法

最常见写法是跟在模板参数列表后、函数声明前，用 requires 关键字引导一个布尔常量表达式：

template
requires std::is_integral_v
T add(T a, T b) { return a + b; }

也可以把约束写成内联形式（更紧凑）：

template
  requires std::is_integral_v  // 注意：这里不能加分号
T add(T a, T b) { return a + b; }

注意：requires 后必须是编译期可求值的常量表达式（constexpr bool），不能含运行时变量或非 constexpr 函数调用。

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用 concept 名字简化 requires 子句

比起重复写长表达式，推荐先定义 concept，再在 requires 中复用：

template
concept Integral = std::is_integral_v;

template
requires Integral
T add(T a, T b) { return a + b; }

这样语义清晰，也支持逻辑组合：

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• requires Integral && (sizeof(T) > 2)
• requires Integral || FloatingPoint（需提前定义 FloatingPoint）
• requires !std::is_const_v（带否定）

requires 子句的位置变体

requires 不只出现在函数模板前，还有三种合法位置：

• 函数模板头之后（最常用）：template<...> requires ... void f();
• 作为函数声明的一部分（尾随 requires）：void f() requires C;（适用于类成员函数或已有模板参数推导上下文）
• 在 template 参数列表中直接约束模板形参：template void f(T);（这是 concept 作为类型约束的简写，等价于 template requires Integral）

三者语义一致，选哪种取决于可读性和上下文习惯。尾随写法在类内定义成员函数时更自然。

requires 表达式：检查表达式是否合法

除了布尔常量，requires 还支持 requires 表达式（一种特殊的 lambda 式语法），用于检查某表达式能否通过编译：

template
concept Addable = requires(T a, T b) {
  { a + b } -> std::same_as;  // 要求 a+b 存在且返回 T 类型
  { a += b };                        // 只要求能编译，不关心返回值
};

这种写法本质是编译器尝试实例化花括号内的代码块；只要所有子句都满足，整个 requires 表达式为 true。它比 std::is_invocable 等 trait 更灵活，是构建自定义 concept 的主力。

Concepts 和 requires 不是为了炫技，而是让模板错误从“一长串无法理解的内部展开”变成“error: concept 'Integral' not satisfied by 'std::string'”。写清楚约束，既是帮编译器，也是帮下一个读你代码的人。