C++20 概念/需要表达式来测试泛型 lambda 是否接受类型

Question

我试图在编译时验证给定的 lambda 是否接受某种类型（在我的示例代码中为双精度）。只要 lambda 的签名明确指定了此工作的类型。但是，一旦我在签名中使用带有 auto 的通用 lambda，在评估 requires 语句时就会出现编译错误。

以下代码 sn -p 说明了问题（also on compiler explorer)

#include <concepts>
#include <iostream>
#include <string>

template<typename F>
concept accepts_double = requires(F f, double d) { f(d); };

struct Component{};

int main(){
    auto f1 = [](double a){double b = a;};
    auto f2 = [](std::string a){std::string b = a;};
    auto f3 = [](auto a){std::string b = a;};

    std::cout << std::boolalpha << accepts_double<decltype(f1)> << "\n"; // expected true
    std::cout << std::boolalpha << accepts_double<decltype(f2)> << "\n"; // expected false

//This one gives the error:
    std::cout << std::boolalpha << accepts_double<decltype(f3)> << "\n"; // expected false, gives compilation error
}

我的印象是 requires 语句将验证 f(d);是一个有效的表达式，如果不是，将返回 false。但是，当使用最新的 gcc 和 clang 进行编译时，我收到一个错误，表明它正在尝试评估函数体：

:13:38: error: no viable conversion from 'double' to 'std::string' (aka 'basic_string<char>')

我的问题是否有不同的方法来确保 lambda 可以传递一个双精度值，或者要求语句仅限于检查签名？

Answer 1

这是预期的行为。

lambda f3 声称接受任何东西。但是要测试它是否可以用double 调用，我们需要实例化调用运算符。只有该实例化的“直接上下文”中的失败才算作替换失败——其中直接上下文基本上与实际函数签名密切相关。一旦我们进入调用操作符的主体，它就不再是直接的上下文了。我们必须实例化主体，这会失败（无法从 double 构造 string），但这是一个硬编译器错误。

换句话说，这对 SFINAE 不友好。

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现在，需要实例化 lambda 主体的唯一原因是因为它返回 auto，我们需要知道返回类型。我们可以直接提供：

auto f3 = [](auto a) -> void {std::string b = a;};

在这里，accepts_double<decltype(f3)> 编译。但它给了true！因为 lambda 确实声称接受一切。这里根本没有任何限制。我们只是因为碰巧不必实例化主体而免于编译失败。

如果我们想确保它既编译又给出正确答案，我们需要添加该约束：

auto f3 = [](std::convertible_to<std::string> auto a) {std::string b = a;};

现在，我们实际上将参数限制为允许的类型集。这可以编译并正确生成false（当然，double 不能转换为std::string）。