C++20的Concepts需编译器支持并启用-std=c++20,它通过concept定义类型约束,提升模板安全性与错误提示可读性,可用内置concept如std::integral,并支持逻辑组合与类模板应用。

要在C++中使用C++20的Concepts,首先要确保编译器支持C++20标准。目前主流编译器如GCC 10+、Clang 10+和MSVC 19.26+都已支持Concepts。编译时需开启C++20模式,例如GCC或Clang使用-std=c++20选项。
什么是Concepts
Concepts是C++20引入的一种机制,用于约束模板参数的类型要求。它让模板代码更安全、可读性更强,并能显著改善编译错误信息。
在没有Concepts之前,模板对类型的要求是隐式的,只有在实例化失败时才会报错,且错误信息通常冗长难懂。Concepts允许你显式声明“一个类型必须支持哪些操作”。
定义和使用Concept
使用concept关键字来定义一个概念。语法如下:
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templateconcept Integral = std::is_integral_v;
这个例子定义了一个名为Integral的concept,它接受任意类型T,并要求std::is_integral_v为true,即T必须是整型类型(如int、long等)。
接下来可以在函数模板或类模板中使用这个concept:
templateT add(T a, T b) { return a + b;}
也可以写成:
templaterequires IntegralT add(T a, T b) { return a + b;}
这两种写法等价。requires子句也可直接放在函数模板后:
templateT add(T a, T b) requires Integral { return a + b;}
常见内置Concepts
C++20在头文件中提供了许多常用的concepts,例如:
std::integral:类型是整型std::floating_point:类型是浮点型std::default_constructible:类型可默认构造std::copyable:类型可拷贝std::equality_comparable:类型支持==操作
使用示例:
#includetemplateT multiply(T a, T b) {return a * b;}
组合多个约束
可以使用逻辑运算符组合多个concept:
templateconcept Arithmetic = std::integral || std::floating_point;templateT generic_add(T a, T b) {return a + b;}
上面定义了一个Arithmetic concept,表示类型是整型或浮点型。
还可以用&&表示“与”关系:
templateconcept SmallIntegral = std::integral && (sizeof(T) <= 4);
在类模板中使用Concepts
Concepts同样适用于类模板:
templateclass Container { T data;public: Container(const T& d) : data(d) {} // ...};
编译错误更清晰
如果调用add(3.5, 2.5)但add只接受Integral类型,编译器会明确提示:“不满足concept Integral”,而不是一堆SFINAE相关的错误信息。
基本上就这些。Concepts让泛型编程更可控、更易维护,建议在支持C++20的项目中积极使用。
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