C++20 概念/需要表达式来测试泛型 lambda 是否接受类型

Question

我试图在编译时验证给定的 lambda 是否接受某种类型（在我的示例代码中为双倍）。只要 lambda 的签名明确指定了它的工作类型。但是，一旦我在签名中使用带有 auto 的通用 lambda，在评估 requires 语句时就会出现编译错误。

下面的代码片段说明了这个问题（也在编译器资源管理器上）

#include <concepts>
#include <iostream>
#include <string>

template<typename F>
concept accepts_double = requires(F f, double d) { f(d); };

struct Component{};

int main(){
    auto f1 = [](double a){double b = a;};
    auto f2 = [](std::string a){std::string b = a;};
    auto f3 = [](auto a){std::string b = a;};

    std::cout << std::boolalpha << accepts_double<decltype(f1)> << "\n"; // expected true
    std::cout << std::boolalpha << accepts_double<decltype(f2)> << "\n"; // expected false

//This one gives the error:
    std::cout << std::boolalpha << accepts_double<decltype(f3)> << "\n"; // expected false, gives compilation error
}

我的印象是，requires 语句会验证 f(d); 是一个有效的表达式，如果不是，则返回 false。但是，在使用最新的 gcc 和 clang 进行编译时，我收到一条错误消息，表明它正在尝试评估函数体：

:13:38: error: no viable conversion from 'double' to 'std::string' (aka 'basic_string<char>')

我的问题是否有不同的方法来确保 lambda 可以传递双精度值，或者需要语句仅限于检查签名？

Answer 1

这是预期的行为。

lambdaf3声称接受任何东西。但是为了测试它是否可以用 a 调用double，我们需要实例化调用运算符。只有在该实例化的“直接上下文”中的失败才算作替换失败——其中直接上下文基本上是与实际函数签名密切相关的任何东西。一旦我们进入调用运算符的主体，那将不再是直接上下文。我们必须实例化主体，这会失败（无法string从 a构造a double），但这是一个硬编译器错误。

换句话说，这不是 SFINAE 友好的。

现在，需要实例化 lambda 的主体的唯一原因是因为它返回auto并且我们需要知道返回类型。我们可以直接提供：

auto f3 = [](auto a) -> void {std::string b = a;};

到这里，accepts_double<decltype(f3)>编译。但它给了true！因为 lambda 确实声称接受一切。这里完全没有限制。由于我们碰巧不必实例化主体，我们才免于编译失败。

如果我们想确保这两者都能编译并给出正确的答案，我们需要添加该约束：

auto f3 = [](std::convertible_to<std::string> auto a) {std::string b = a;};

现在，我们实际上将参数限制为允许的类型集。这既可以编译又可以正确产生false（因为，当然，double不能转换为std::string）。