C++20的Concepts通过定义类型约束提升模板编程的安全性与可读性。1. Concepts是编译期布尔表达式,用于限定模板参数,如concept Integral = std::is_integral_v;限制类型为整型。2. 可用requires表达式检查操作合法性,如requires(T a, T b) { a + b; }确保支持加法。3. 在函数模板中使用template或简写Integral auto限制参数类型。4. 类模板同样可约束,如template class Number禁止非整型实例化。5. 标准库提供std::integral、std::floating_point等内置Concept。6. 可组合多个Concept,如std::integral || std::floating_point定义数值类型。7. 错误信息更清晰,避免传统模板晦涩的实例化错误。8. Concepts必须为编译期常量表达式,提升模板设计的明确性与安全性。

C++20 的 Concepts 是一个革命性的特性,它让模板编程从“靠编译器报错来发现问题”变成了“在编译前期就明确约束类型”。它解决了传统模板中类型要求模糊、错误信息晦涩的问题。下面直接讲清楚怎么用 Concepts 做模板约束。
什么是 Concepts?
Concepts 是对模板参数的约束条件。你可以把它理解为“类型的要求清单”。比如你希望某个模板只接受整数类型,或者支持加法操作的类型,就可以用 Concept 来定义这些规则。
例如:
templateconcept Integral = std::is_integral_v;templateT add(T a, T b) {return a + b;}
这里定义了一个名为 Integral 的 concept,要求类型 T 必须是整型。然后在函数模板中使用 Integral T,表示只接受满足该约束的类型。
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如何定义和使用 Concept
定义 Concept 使用 concept 关键字,后面跟一个布尔表达式,通常基于 requires 表达式或 type traits。
常见写法:
基于 type trait:
templateconcept FloatingPoint = std::is_floating_point_v;
检查操作是否合法:
templateconcept Addable = requires(T a, T b) { a + b;};
检查成员函数或类型:
templateconcept HasValue = requires(T t) { typename T::value_type; t.value();};
注意:requires 块里写的是“能通过编译”的表达式,不是返回值判断。
在函数模板中使用 Concepts
可以直接在模板参数前加上 Concept 名称,限制传入类型。
templateT concat(T a, T b) { return a + b;}
如果调用时传入不支持 + 的类型,编译器会明确提示:“T 不满足 Addable 约束”,而不是一长串模板实例化失败的错误。
也可以用 concepts 作为函数参数的简写(C++20 支持):
auto multiply(Multiplicable auto a, Multiplicable auto b) { return a * b;}
这等价于:
templateauto multiply(T a, U b) { ... }
在类模板中使用 Concepts
类模板同样可以加约束:
templateclass Number { T value;public: Number(T v) : value(v) {} T get() const { return value; }};
这样,Number 就会编译失败,因为 double 不满足 Integral。
你还可以在特化时使用 Concept:
templateclass Container { }; // 通用版本templateclass Container<std::vector> requires Integral { }; // 只有 T 是整型才启用
常用标准 Concepts
C++20 在 头文件中提供了很多内置 Concept,可以直接用:
std::integral:整型std::floating_point:浮点型std::default_constructible:可默认构造std::copyable:可拷贝std::equality_comparable:支持 == 操作std::regular:适合做值类型(可构造、可比较、可赋值)
例子:
#includetemplatevoid print_integer(T n) {std::cout << n << "n";}
调用 print_integer(3) 没问题,但 print_integer(3.14) 会提示不满足约束。
组合多个 Concepts
可以用 requires 或逻辑运算符组合多个条件:
templateconcept Numeric = std::integral || std::floating_point;templateconcept AddableAndDefaultConstructible = requires(T a, T b) {a + b;} && std::default_constructible;
注意:Concept 定义中的表达式必须是编译期可计算的布尔值。
基本上就这些。Concepts 让模板更安全、更易读、错误更清晰。写模板时,先想“我需要类型支持哪些操作”,然后用 Concept 写出来,再套到模板上,整个过程变得非常自然。
以上就是c++++20的concepts概念怎么用_c++模板约束与Concepts语法教程的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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