为什么我不能在类范围内声明一个概念？

Question

考虑以下代码：

struct A
{
    template <typename T>
    concept foo = true;
};

无法编译。我的Clang 10给出了错误：概念声明只能出现在全局或命名空间作用域中，GCC也说了类似的话。

不允许这样做的原因是什么？即使封闭类是模板，我也看不出为什么它不能工作。

- HolyBlackCat

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看起来你需要一些文件，它将描述标准为什么在概念上强制全局/命名空间范围。因此召唤语言层。 - Marek R

@MarekR，我不确定是否适合使用“语言专家”标签。即使我可以引用标准指出不允许此代码的规则，但问题是在询问这些规则背后的原理。（关注此标签的用户更有可能能够回答，但我不清楚标签应该如何使用。） - cigien

@Christophe 嗯，这很有趣，当我提出/回答语言律师问题时，我只期望标准文本中规则的陈述。关于规则的意见，包括某些规则背后的动机，我认为是可选的。（这就是这个问题的全部要点）。 - cigien

@Christophe 我同意第二部分，但问题是，一个问题是否应该被标记为“语言律师”，仅仅因为它可能只能由语言律师回答？也许... - cigien

“语言律师的工作就是捍卫语言规则，必要时解释规则。”不对；他们会根据标准定义解释语言规则。解释规则形成的原因并不是语言律师的职责。这样的人可能会考虑为什么特定规则形成，或在标准的背景下为特定规则提供叙述意义，但这不是此标签的重点。此标签的重点在于表示答案需要引用标准，推理不行。 - Nicol Bolas

Answer 1

可能出现的根本困难在于概念可能会变得依赖：

template<class T>
struct A {
  template<T::Q X>
  void f();
};

X是一个(依赖)类型为T::Q的非类型模板参数(在C++20中不需要typename)，还是一个受概念T::Q约束的类型模板参数？

规则是前者；我们需要新的语法(类似于typename/template)来表达其他可能性：也许像这样：

template<T::concept Q X> requires T::concept R<X*>
void A::g() {}

没有人认真探索过这样的扩展，它很容易与其他更有价值的概念语法扩展产生冲突。

- Davis Herring

Answer 2

为什么需要这样做，在@DavisHerring的回答中有所讨论。在这个回答中，我想分享一个当我遇到这个问题时实际上正在寻找的模式。

根据您的用例，您可能不需要概念定义。如果您只是想避免SFINAE技巧，您可以直接调用requires语句，并摆脱类范围内的任何概念：

struct A
{
    template<typename T>
    auto operator()(T t) const
    {
        if constexpr(requires { t.foo(); })
        {
            std::cout<<"foo"<<std::endl;
        }
        else
        {
            std::cout<<"no foo"<<std::endl;
        }
    }
};

并将其用作

struct B { auto foo() {} };
struct C {};

int main()
{
    A a;
    a(B());  //prints "foo"
    a(C());  //prints "no foo"
}

演示

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然而，如果你发现在类中多次使用相同的requires语句，那么为什么不能在类范围内声明一次呢，这个问题是合理的。

因此，为了避免代码重复，你可以声明一个包含你要查找的概念的单个静态函数，例如：

struct A
{
    template<typename T>
    static constexpr auto concept_foo(T t)
    {
        return requires{ t.foo(); };
    }

    template<typename T>
    auto operator()(T t) const
    {        
        if constexpr(concept_foo(t))
        {
            std::cout<<"foo"<<std::endl;
        }
        else
        {
            std::cout<<"no foo"<<std::endl;
        }
    }
};

这种模式可以替代大多数类范围概念的使用情况。

- davidhigh

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这里本地lambda真正给你什么？为什么不直接写if constexpr(requires { t.foo(); })呢？ - 303

@303：我也不知道你的版本是否有效。如果有效，那确实更好。 - davidhigh

@cppBeginner：是的，我在通用代码中使用过它，例如处理一般向量类型（有些提供operator[]，其他提供operator()，当时我通过SFINAE分离了这两种情况）。更新后的版本也应该可以在没有模板技巧的情况下工作。 - davidhigh

太好了！我喜欢使用静态函数来替代类作用域中的概念，根据情况，模板化的静态变量也可能适用。唯一需要改变的是概念（或在这种情况下的函数）的名称，此答案提供了一些很好的见解。 - 303

@303：是的，我也同意。实际上，这里的概念仅仅是改变编译器发出的错误信息的类型（从“没有成员.foo()”到“约束条件foo未满足”）——这对于开销来说并不有用，也不是概念的本意。然而，我会保留它的原样，因为它传达了这个想法，并且在某种程度上仍然参考了OP。 - davidhigh