使用函数重载解析的概念（而不是 SFINAE）

Question

试图与 SFINAE 说再见。

是否可以使用concepts来区分函数，让编译器根据发送的参数是否满足concept约束来匹配正确的函数？

比如重载这两个：

// (a)
void doSomething(auto t) { /* */ }

// (b)
void doSomething(ConceptA auto t) { /* */ }

因此，当调用编译器时，每次调用都会匹配正确的函数：

doSomething(param_doesnt_adhere_to_ConceptA); // calls (a)
doSomething(param_adheres_to_ConceptA); // calls (b)

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_{相关问题：Will Concepts replace SFINAE?}

Answer 1

是的 concepts 就是为此目的而设计的。如果发送的参数不满足所需的概念参数，则该函数将不会被考虑在重载解决列表中，从而避免歧义。

此外，如果发送的参数满足多个功能，则会选择更具体的一个。

简单示例：

void print(auto t) {
    std::cout << t << std::endl;
}

void print(std::integral auto i) {
    std::cout << "integral: " << i << std::endl;
}

print 以上的函数是可以一起存在的有效重载。

• 如果我们发送一个非整数类型，它将选择第一个
• 如果我们发送一个整数类型，它将首选第二个

例如，调用函数：

print("hello"); // calls print(auto)
print(7);       // calls print(std::integral auto)

没有歧义 -- 这两个功能可以完美地并存在一起。

不需要任何 SFINAE 代码，例如 enable_if -- 已经应用（隐藏得很好）。

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在两个概念之间进行选择

上面的例子展示了编译器如何更喜欢受约束的类型（std::integral auto）而不是不受约束的类型（just auto）。但这些规则也适用于两个相互竞争的概念。如果一个更具体，编译器应该选择更具体的一个。当然，如果这两个概念都满足并且没有一个更具体，这将导致模棱两可。

那么，是什么让概念更具体？如果是基于另一个¹.

通用概念 - GenericTwople：

template<class P>
concept GenericTwople = requires(P p) {
    requires std::tuple_size<P>::value == 2;
    std::get<0>(p);
    std::get<1>(p);
};

更具体的概念 - Twople：

class Any;

template<class Me, class TestAgainst>
concept type_matches =
    std::same_as<TestAgainst, Any> ||
    std::same_as<Me, TestAgainst>  ||
    std::derived_from<Me, TestAgainst>;

template<class P, class First, class Second>
concept Twople =
    GenericTwople<P> && // <= note this line
    type_matches<std::tuple_element_t<0, P>, First> &&
    type_matches<std::tuple_element_t<1, P>, Second>;

注意，Twople 需要满足 GenericTwople 要求，因此更具体。

如果您在我们的 Twople 中替换该行：

    GenericTwople<P> && // <= note this line

根据这条线带来的实际要求，Twople 仍然有相同的要求，但它不再比 GenericTwople 更具体。当然，这与代码重用一起，是我们更喜欢基于 GenericTwople 定义 Twople 的原因。

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现在我们可以玩各种重载了：

void print(auto t) {
    cout << t << endl;
}

void print(const GenericTwople auto& p) {
    cout << "GenericTwople: " << std::get<0>(p) << ", " << std::get<1>(p) << endl;
}

void print(const Twople<int, int> auto& p) {
    cout << "{int, int}: " << std::get<0>(p) << ", " << std::get<1>(p) << endl;
}

然后调用它：

print(std::tuple{1, 2});        // goes to print(Twople<int, int>)
print(std::tuple{1, "two"});    // goes to print(GenericTwople)
print(std::pair{"three", 4});   // goes to print(GenericTwople)
print(std::array{5, 6});        // goes to print(Twople<int, int>)
print("hello");                 // goes to print(auto)

我们可以走得更远，因为上面介绍的 Twople 概念也适用于多态性：

struct A{
    virtual ~A() = default;
    virtual std::ostream& print(std::ostream& out = std::cout) const {
        return out << "A";
    }
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const A& a) {
        return a.print(out);
    }
};

struct B: A{
    std::ostream& print(std::ostream& out = std::cout) const override {
        return out << "B";
    }
};

添加以下重载：

void print(const Twople<A, A> auto& p) {
    cout << "{A, A}: " << std::get<0>(p) << ", " << std::get<1>(p) << endl;
}

并调用它（同时所有其他重载仍然存在）：

    print(std::pair{B{}, A{}}); // calls the specific print(Twople<A, A>)

代码：https://godbolt.org/z/3-O1Gz

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不幸的是，C++20 不允许概念专业化，否则我们会走得更远，使用：

template<class P>
concept Twople<P, Any, Any> = GenericTwople<P>;

这可以为this SO question 添加一个很好的可能答案，但是不允许概念专业化。

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_{¹ 约束的部分排序的实际规则更复杂，请参阅：cppreference / C++20 spec。}