C＆＃x2b;＆＃x2B; 20个概念真正解决了什么问题？

Question

我试图了解C ++ 20个概念正在解决哪些问题，以及它们对最终用户的准确有用。我知道它可以帮助编译器解决函数调用，但是从我对其的粗略阅读来看，从最终用户的角度来看，它似乎并没有增加太多。

考虑以下代码：

void addToCollection(auto& collection, const auto& val) {
    collection.push_back(val);
}

int main() {
    vector<int> fooVec;
    addToCollection(fooVec, 15);
    
    unordered_set<int> fooSet;
    addToCollection(fooSet, 15);

    return 0;
}

编译器发出的一个非常明显的消息告诉我们函数addTocollection与Unordered_set不兼容。

error: no member named 'push_back' in 'std::unordered_set<int>'
    collection.push_back(val);
    ~~~~~~~~~~ ^
concept.cpp:34:5: note: in instantiation of function template specialization 'addToCollection<std::unordered_set<int>, int>'
      requested here
    addToCollection(fooSet, 15);

在概念之前，您将通过提供明确的模板专业化来解决这样的失败。

template<>
void addToCollection(unordered_set<int>& collection, const auto& val) {
    collection.insert(val);
}

使用概念，看来解决此问题的正确方法是通过对功能参数类型的约束来约束。

template<typename CollectionType>
concept HasPushBack = requires(CollectionType collection, typename CollectionType::value_type val) {
    collection.push_back(val);
};


void addToCollection(HasPushBack auto& collection, const auto& val) {
    collection.push_back(val);
}

void addToCollection(auto& collection, const auto& val) {
    collection.insert(val);
}

作为最终用户，我看不到在此示例中我从概念中获得什么优势 - 为什么我应该练习定义类型约束时，而实际上我可以提供明确的模板专业化并完成？

Answer 1

首先，不要误认为可以将工具用于该工具的“目的”的方式。您的可以用螺丝刀的对接末端钉住钉子，但这不是我们制造螺丝刀的原因。

即便如此，这里的区别在于，您的概念化版本可用于更多类型。您的专业版本仅适用于unordered_set和 unordered_set＆lt; int＆gt;。任何其他类型（unordered_set＆lt; float＆gt;，set＆lt; int＆gt;等）都会失败。该概念化版本适用于任何类型的使用push_back或insert（尽管我还将检查insert，以便您获得更好的错误如果类型没有插入）。

其次，这个示例并非真正锻炼概念。您的代码在这里并没有真正定义“概念”；这只是对单个特定成员功能的测试。

当您构建一系列重要要求以及它们之间的关系时，概念是一种功能。迭代器和范围是其实用程序作为功能的示例。

在概念之前，您可以对此功能声明说些什么：

template<typename InputIterator>
auto &value(InputIterator it);

嗯，从所使用的文本中，参数有望为“ inputiterator”。但是...这是什么意思？ “ inputiterator”只是文本；它本身并不意味着什么。您必须转到功能的文档来弄清楚这一点。

如果您使用基本类别使用动态多态性，则可以进入基类，看看预期的接口需要什么。派生类的要求将由C ++代码本身阐明。

概念是用于编译时间静态多态性的工具。这是一种使用实际的C ++代码来拼写模板的接口要求的方法，以便用户可以对他们期望提供的内容有所了解。它还确保用户实际提供该接口。

它使您可以根据这些接口过载。不仅功能过载，还可以超载。您可以将阶级模板及其成员功能限制在概念上。

您可以轻松地制作一个类模板，该模板采用任何类型的迭代器，并生成匹配任何类型的迭代器的接口。如果给定的迭代器仅是input_iterator，则可以仅生成input_iterator函数。如果是rando_access_iterator，那么您也可以生成这些功能。尽管您可以通过Sfinae在Pre-C ++ 20中这样做（请参阅在这里在这里）技术，具有概念，这是尽可能小的。

template<input_iterator It>
class mirror
{
public:
  iter_reference_t<It> operator*() const; //All input iterators can do this.
  mirror &operator++(); //All input iterators can do this.

  mirror operator+(std::iter_difference_t<It>n) requires random_access_iterator<It>; //Only random access iterators get this one.

  //etc.
};

Answer 2

C ++ 20个概念主要解决一个问题：错误消息人类可以阅读。

它们也可以使代码更可读性，但这是更重要的。