C++20 概念之谜 boolean-testable答案

【问题标题】：The mystery of C++20 concept boolean-testableC++20 概念之谜 boolean-testable
【发布时间】：2021-04-04 06:06:48
【问题描述】：

C++20引入了一个比较概念boolean-testable，但是我注意到它的斜体和中间的连字符，表示它只是为了说明，因为@987654323中没有所谓的std::boolean_testable @，我们不能在我们自己的代码中使用它。

这个仅用于展示概念的目的是什么？为什么这个概念如此神秘？

【问题讨论】：

标签： c++ comparison c++20 c++-concepts

【解决方案1】：

boolean-testable 来自 LWG 反复尝试准确指定类型何时足够“布尔型”以适合用作谓词和比较的结果。

起初，公式只是“可转换为bool”，而在 C++11 中“可上下文转换为bool”，但LWG2114 指出这是不够的：如果对某事的唯一要求是它可以转换为bool，那么您唯一能做的就是将其转换为bool。你不能写!pred(x) 或i != last && pred(*i)，因为! 和&& 可能会被超载来做任何事情。这将需要到处乱扔带有明确bool 强制转换的代码。

该库的真正含义是“当我们想要它时它会转换为 bool”，但事实证明这真的很难表达：我们希望 b1 && b2 参与短- 内置运算符&& 的电路魔法，即使b1 和b2 是不同的“布尔-ish”类型。但是，当单独查看 b1 的类型时，我们不知道可能还有哪些其他“布尔型”类型。孤立地分析类型基本上是不可能的。

然后 Ranges TS 出现了，并随之尝试specify a Boolean concept。这是一个非常复杂的概念 - 有十几个表达式要求 - 仍然无法解决混合类型比较问题，并添加了自己的问题。例如，它要求bool(b1 == b2) 等于bool(b1) == bool(b2) 和bool(b1 == bool(b2))，这意味着int 不会模拟Boolean，除非它被限制在域{0, 1}。

随着 C++20 即将发布，这些问题导致 P1934R0 提出认输：只需要将类型建模为 convertible_to<bool>，并要求用户在需要时将其转换为 bool。正如P1964R0 所指出的那样，这有其自身的问题，特别是现在我们正在为公共消费提供概念：我们真的想强迫用户乱扔他们的代码，这些代码使用标准库概念和bool 进行强制转换吗？尤其是如果只有极少数的用户使用重载 && 和 || 的病态类型，并且没有标准库实现支持这些类型？

最终的结果是boolean-testable，这是为了保证你可以使用!（只需一次——!!x不需要工作）、&&和@987654358 @ 在谓词/比较的结果上并获得正常语义（包括 && 和 || 的短路）。为了解决混合类型问题，它的规范包含一个复杂的标准术语，讨论名称查找和模板参数推导和隐式转换序列，但它真的归结为“不要愚蠢”。 P1964R2 包含详细的措辞理由。

为什么它只是展览？ boolean-testable 在 C++20 周期中来得很晚：LEWG 周五下午在贝尔法斯特批准了 P1964 的方向（2019 年 11 月的会议，C++20 发布之前的一次会议），而且很多与命名概念相比，仅展示概念的风险更低，特别是因为也没有太多将其公开的动机。当然，LEWG 房间里没有人要求为其命名。

【讨论】：

【解决方案2】：

与所有仅用于说明的概念一样，其目的是简化标准中的规范。它只是用于指定其他（可能面向用户的）概念的构建块，而无需重复概念模型。值得注意的是，它出现在another exposition-only concept的规范中

template<class T, class U>
  concept weakly-equality-comparable-with = // exposition only
    requires(const remove_reference_t<T>& t,
             const remove_reference_t<U>& u) {
      { t == u } -> boolean-testable;
      { t != u } -> boolean-testable;
      { u == t } -> boolean-testable;
      { u != t } -> boolean-testable;
    };

weakly-equality-comparable-with 对于重载比较运算符的类型满足，返回类型不一定是逐字的bool。我们仍然可以使用这些表达式来比较对象，因此标准试图对它们进行推理。这不是假设，它们可以出现在野外。来自Palo Alto report 的示例：

... 一个这样的例子是 QChar 类的早期版本（至少 1.5 和更早版本）（诺基亚公司，2011 年）。
class QChar
{
  friend int operator==(QChar c1, QChar c2);
  friend int operator!=(QChar c1, QChar c2);
};
我们应该能够在我们的标准算法中使用这个类，尽管运算符不返回布尔值。

至于你的其他问题

为什么这个概念如此神秘？

不是。但是，如果仅在 cppreference 上对其进行检查，则可能会错过上下文，因为在那里交叉引用它可能并不容易。

【讨论】：

为什么它只是说明而不是明确的？在某些用户代码中不会有用吗？
@Evg - 这不仅仅是一个普通的convertible_to<bool>。它对标准库使用的类型进行了一些特定的推理，这些类型可能会发生变化。由于概念如此（相对）新，我相信不公开这些实施细节是明智的。就它有用而言，您是否阅读过它的确切定义？它在用户代码中的用处对我来说并不明显，但也许你有一个我想不出的用例。

【解决方案3】：

您可以使用std::_Boolean_testable<T>

【讨论】：

像这样使用特定于实现的细节是脆弱且不可移植的；你必须有一个很好的理由。
你是对的。不过，检查实施情况会有所帮助。