requires 表达式 (C++20 起)

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表达式
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产生描述约束的 bool 类型的纯右值表达式。

语法

requires { 要求序列 } (1)
requires ( 形参列表 (可选) ) { 要求序列 } (2)
形参列表 - 形参列表
要求序列 - 要求 序列，每个要求都属于以下之一：

解释

要求可以指代处于作用域内的模板形参，形参列表 中的形参，以及在上下文中可见的任何其他声明。

将模板参数替换到模板化实体的声明中所使用的 requires 表达式中，可能会导致在其要求中形成无效的类型或表达式，或者违反这些要求的语义。在这种情况下，requires 表达式的值为 false 而不会导致程序非良构。按照词法顺序进行替换和语义约束检查，当遇到决定 requires 表达式结果的条件时就停止。如果替换（若存在）和语义约束检查成功，那么 requires 表达式的结果是 true。

如果某个 requires 表达式在以任何模板实参替换后都会导致替换失败，那么程序非良构，不要求诊断： 

template<class T>
concept C = requires
{
    new int[-(int)sizeof(T)]; // 对任何 T 都无效: 非良构，不要求诊断
};

如果 requires 表达式在其要求中包含无效的类型或表达式，并且它没有出现在模板化实体的声明中，则程序非良构。

局部形参

requires 表达式可以使用形参列表引入局部形参。这些形参没有链接、存储和生存期；它们只是为了定义要求而用作标记。

每个形参的类型通过与确定函数形参的实际类型相同的方式确定： 

template<typename T>
concept C = requires(T p[2])
{
    (decltype(p))nullptr; // OK，p 的类型为 T*
};

如果满足以下任意条件，那么程序非良构：

  • 某个局部形参有默认实参。
  • 形参列表以省略号结尾。
template<typename T>
concept C1 = requires(T t = 0)  // 错误：t 有默认实参
{
    t;
};

template<typename T>
concept C2 = requires(T t, ...) // 错误：以省略号结尾
{
    t;
};

要求

简单要求

表达式 ;
表达式 - 不以 requires 开始的表达式


简单要求断言表达式 是有效的。表达式 是不求值操作数。 

template<typename T>
concept Addable = requires (T a, T b)
{
    a + b; // "需要表达式 “a + b” 是可以通过编译的有效表达式"
};

template<class T, class U = T>
concept Swappable = requires(T&& t, U&& u)
{
    swap(std::forward<T>(t), std::forward<U>(u));
    swap(std::forward<U>(u), std::forward<T>(t));
};

以关键词 requires 开始的要求总是被解释为嵌套要求。因此简单要求不能以没有括号的 requires 表达式开始。

类型要求

typename 标识符 ;
标识符 - （可有限定的）标识符（包括简单模板标识）


类型要求断言标识符 指名的类型是有效的：可以用来验证指名的嵌套类型是否存在，或者某个类/别名模板特化是否指名了某个类型。指名类模板特化的类型要求并不要求该类型是完整的。 

template<typename T>
using Ref = T&;

template<typename T>
concept C = requires
{
    typename T::inner; // 需要嵌套成员名
    typename S<T>;     // 需要类模板特化
    typename Ref<T>;   // 需要别名模板替换
};

template<class T, class U>
using CommonType = std::common_type_t<T, U>;

template<class T, class U>
concept Common = requires (T&& t, U&& u)
{
    typename CommonType<T, U>; // CommonType<T, U> 是合法的类型名
    { CommonType<T, U>{std::forward<T>(t)} }; 
    { CommonType<T, U>{std::forward<U>(u)} }; 
};

复合要求

{ 表达式 }; (1)
{ 表达式 } noexcept ; (2)
{ 表达式 } -> 类型约束 ; (3)
{ 表达式 } noexcept -> 类型约束 ; (4)
表达式 - 表达式
类型约束 - 约束


复合要求断言表达式 的属性。替换和语义约束检查按以下顺序进行：

1) 模板实参（如果存在）被替换到表达式 中。
2) 如果使用了 noexcept，那么表达式 一定不能潜在抛出。
3) 如果类型约束 存在，那么：
a) 模板实参被替换到类型约束 中。
b) decltype((表达式)) 必须满足类型约束 蕴含的约束。否则，被包含的 requires 表达式是 false。

表达式 是不求值操作数。 

template<typename T>
concept C2 = requires(T x)
{
    // 表达式 *x 必须合法
    // 并且 类型 T::inner 必须存在
    // 并且 *x 的结果必须可以转换为 T::inner
    {*x} -> std::convertible_to<typename T::inner>;
    
    // 表达式 x + 1 必须合法
    // 并且 std::same_as<decltype((x + 1)), int> 必须满足
    // 即, (x + 1) 必须为 int 类型的纯右值
    {x + 1} -> std::same_as<int>;
    
    // 表达式 x * 1 必须合法
    // 并且 它的结果必须可以转换为 T
    {x * 1} -> std::convertible_to<T>;
};

嵌套要求

requires 约束表达式 ;
约束表达式 - 用来表示约束的表达式


嵌套要求可用于根据本地形参指定其他约束。约束表达式 必须由被替换的模板实参（如果存在）满足。将模板实参替换到嵌套要求中会导致替换到约束表达式 中，但仅限于确定是否满足约束表达式 所需的程度。 

template<class T>
concept Semiregular = DefaultConstructible<T> &&
    CopyConstructible<T> && Destructible<T> && CopyAssignable<T> &&
requires(T a, std::size_t n)
{  
    requires Same<T*, decltype(&a)>; // 嵌套："Same<...> 求值为 true"
    { a.~T() } noexcept; // 复合："a.~T()" 是不会抛出的合法表达式
    requires Same<T*, decltype(new T)>; // 嵌套："Same<...> 求值为 true"
    requires Same<T*, decltype(new T[n])>; // 嵌套
    { delete new T }; // 复合
    { delete new T[n] }; // 复合
};

注解

关键词 requires 也用来引入 requires 子句。 

template<typename T>
concept Addable = requires (T x) { x + x; }; // requires 表达式

template<typename T> requires Addable<T> // requires 子句，不是 requires 表达式
T add(T a, T b) { return a + b; }

template<typename T>
    requires requires (T x) { x + x; } // 临时的约束，注意关键词用了两次
T add(T a, T b) { return a + b; }

关键词

requires

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告 应用于 出版时的行为 正确行为
CWG 2560 C++20 不明确 requires 表达式中是否会调整形参类型 也会调整
CWG 2911 C++20 requires 表达式中出现的所有表达式都是不求值操作数 只有部分表达式是

引用

  • C++23 标准（ISO/IEC 14882:2024）：
  • 7.5.7 Requires expressions [expr.prim.req]
  • C++20 标准（ISO/IEC 14882:2020）：
  • 7.5.7 Requires expressions [expr.prim.req]

参阅

约束与概念 (C++20) 规定对模板实参的要求[编辑]