如何编写将模板限制为 std::map 和 std::unordered_map 的 C++ 概念答案

【问题标题】：How to write a C++ concept restricting the template to std::map and std::unordered_map如何编写将模板限制为 std::map 和 std::unordered_map 的 C++ 概念
【发布时间】：2020-09-27 11:27:51
【问题描述】：

如果我有一个看起来像这样的模板，为了示例而执行简单的复制操作，但对于 std::map 和 std::unordered_map：

template<typename T1, typename T2>
inline std::map<T1, T2> map_copy(std::map<T1,T2> const& a) {
  std::map<T1,T2> output;
  output = a;
  return output;
}

template<typename T1, typename T2>
inline std::unordered_map<T1, T2> map_copy(std::unordered_map<T1,T2> const& a) {
  std::unordered_map<T1,T2> output;
  output = a;
  return output;
}

有没有办法（可能使用 C++ 概念）将这些定义简化为一个，将可能的类型限制为 std::map 和 std::unordered_map？

【问题讨论】：

标签： c++ c++20 c++-concepts

【解决方案1】：

你可以添加一个约束，

template<template <typename...> class MAP, typename T1, typename T2>
inline MAP<T1, T2> map_copy(MAP<T1,T2> const& a) 
  requires std::is_same_v<MAP<T1,T2>, std::map<T1,T2>> || 
    std::is_same_v<MAP<T1,T2>, std::unordered_map<T1,T2>> {
  MAP<T1,T2> output;
  output = a;
  return output;
}

或者定义一个概念，

template<template <typename...> class MAP, typename T1, typename T2>
concept Mappable = std::is_same_v<MAP<T1,T2>, std::map<T1,T2>> ||
  std::is_same_v<MAP<T1,T2>, std::unordered_map<T1,T2>>;

然后

template <template <typename...> class MAP, typename T1, typename T2>
inline MAP<T1, T2> map_copy(MAP<T1,T2> const& a) requires Mappable<MAP, T1, T2> {
  MAP<T1,T2> output;
  output = a;
  return output;
}

【讨论】：

是否可以将概念限制提取到带有concept Mappable = requires {...}的单独子句中？
@AntonKochkov 是的，答案已修改。
您还可以创建一个仅将容器类型作为参数的概念 - 如果您有多个要使用它的声明，可能会更有用。它的定义需要使用辅助特征。
@aschepler 我认为用您建议的替代方法提供答案是个好主意。
这不是一个好概念。通常你想要的概念不是“它是这种特殊类型吗？”而是“可以像我使用它们的方式使用这种类型吗？”

【解决方案2】：

您可以使用这个概念来检查一个类型是std::map 还是std::unordered_map：

template<typename T>
concept map_type = 
    std::same_as<T, std::map<typename T::key_type, typename T::mapped_type, typename T::key_compare, typename T::allocator_type>> ||
    std::same_as<T, std::unordered_map<typename T::key_type, typename T::mapped_type, typename T::hasher, typename T::key_equal, typename T::allocator_type>>;
    
template<map_type T>
T map_copy(T const& a) {
    T output;
    output = a;
    return output;
}

对于一般检查 T 是否是 template<typename...> struct Template; 的实例化，您可以执行以下操作：

template<template<typename...> class Template, typename Class>
struct is_instantiation : std::false_type {};

template<template<typename...> class Template, typename... Args>
struct is_instantiation<Template, Template<Args...>> : std::true_type {};

template<typename Class, template<typename...> class Template>
concept is_instantiation_of = is_instantiation<Template, Class>::value;

template<typename T>
concept map_type =
    is_instantiation_of<T, std::map> || is_instantiation_of<T, std::unordered_map>;

template<map_type T>
T map_copy(T const& a) {
    T output;
    output = a;
    return output;
}

template<is_instantiation_of<std::map> T>
T ordered_map_copy(T const& a) {
    return a;
}

【讨论】：

有趣的方法。我想知道标准库中是否没有这样的助手...
@AntonKochkov 我认为它要么是 std::experimental 的候选者，要么是提升库的候选者，至少它提供了似曾相识
虽然它只在模板的参数都是类型参数时才有效。例如，它无法检测到 std::array 特化。