C++20 概念：如何在`requires` 子句中引用类名？

Question

我有一个 CRTP 课程

template <typename T>
class Wrapper
{
  // ...
};

旨在导出为

class Type : Wrapper<Type>
{
  // ...
};

我想通过对模板参数施加约束来强制执行T。有一个friend技巧可以做到这一点，但我认为在概念时代应该有更好的方法。我的第一次尝试是

#include <concepts>

template <typename T>
  requires std::derived_from<T, Wrapper<T>>
class Wrapper
{
  // ...
};

但这不起作用，因为我指的是Wrapper在声明之前。我发现了一些不完全令人满意的解决方法。我可以将约束添加到构造函数

Wrapper() requires std::derived_from<T, Wrapper<T>>;

但是如果我有更多的构造函数也必须受到约束，这就不方便了。我可以用析构函数来做

~Wrapper() requires std::derived_from<T, Wrapper<T>> = default;

但是声明析构函数只是为了穿上它感觉有点傻requires。

我想知道是否有更好，更惯用的方法来做到这一点。特别是，虽然这些方法似乎有效（在 gcc 10 上测试过），但一件令人不满意的事情是，如果我Type从派生Wrapper<OtherType>，那么只有在我实例化 时才会引发错误Type。是否有可能在定义点出现错误Type？

Answer 1

不，这确实不可能。

现在这是一个语言问题 - 类的名称在实际写入代码之前并不存在。但即使 C++ 编译器多次读取文件并知道名称，这仍然不够。允许这种情况要么需要对类型系统进行重大更改，而不是变得更好，要么充其量只是一个非常脆弱的功能。让我解释。

假设如果可以在子句中提及该名称requires，则代码也会失败，因为T=Type此时仍然是不完整的类型。@Justin 在他值得注意的评论中证明了我的答案是建立在其基础上的。

但为了不让它在这里结束，成为一个非常无聊的“你不被允许这样做”的版本，让我们问问自己，为什么它Me首先是不完整的？

看一下下面这个相当人为的示例，您会发现在其基类中了解 的完整类型Me是不可能的。

#include <type_traits>

struct Foo;
struct Bar{};

template<typename T>
struct Negator {
    using type = std::conditional_t<!std::is_base_of_v<Foo,T>, Foo, Bar>;
};

struct Me: Negator<Me>::type{};

这当然只不过是罗素悖论的 C++ 版本，它证明了定义良好的类型/集合不能使用自身来定义。

一个简单的问题： 是Foo的基类吗Me？即 的值是多少std::is_base_of_v<Foo,Me>？

• 如果不是，则条件 inNegator为真，因此Me派生自Negator<Me>::typeie Foo，这是矛盾的。
• 另一方面，如果它确实源自Foo，我们会发现它实际上不是。

这可能看起来像是一个人为的例子，但事实确实如此，毕竟你确实问了别的事情。

是的，您可能可以在标准中添加有限数量的段落，以允许您的特定用法Wrapper并不允许我使用Negator，但必须在这些不太相似的示例之间划一条非常细的线。

之前需要早期不完整性的另一个例子};是它的用法sizeof可能是一个更常见的参数：

• sizeof(T)显然取决于所有基类的大小。Wrapper因此，在仍在编写的派生类型的基类中使用表达式T是另一个等待您踩踏的地雷。

• 不过，没有任何继承的更简单的例子是：

  struct Me
  {
      int x[sizeof(Me)+1];
  };
  

  尺寸是多少Me？

“朋友把戏”

我相信您正在谈论防止用户从不正确的 CRTP 基础派生。是的，这有效，但出于同样的原因，您将requires方法放在附近有效。仅当实际生成其调用时才会检查被删除或不可访问的构造函数，这通常仅在创建实例并且此时Me是完整类型时进行。

这样做也是有充分理由的，您希望此代码能够工作：

struct Me
{
    int size(){
        return sizeof(Me);
    }
};

方法的存在不会影响 的类型Me，因此这不会产生任何问题。