constraints and concepts

https://cppreference.com/w/cpp/language/constraints.html

限制可以更好的帮助模板类、模板函数、模板化函数选择更合适的模板特化、重载。

Concept

命名的一组需求（requiremetns）称为概念（concepts）。概念是一个编译期谓词，用于可以精细而简洁地限定模板的适用范围。其作为限制（Constraint）作用于模板参数类型上时，最终会成为所作用的模板的接口的一部分。

template <template_parameter_list>
concept concept_name attr = constraint_expression;

concept 无法递归定义，其本身无法被限制，无法实例化

concept 的使用：

• 作为模板的类型参数限制 template<Concept T> void f(T) {}，其中 Concept 是一个 concept
• 作为 auto 的自动推导类型的限制
• 作用于 constraint-expression 中
  • 作为 requires expression 中 compound requirements 中对表达式求值类型的限制
  • 出现在 requires clauses 中
    • 形式 1 template<typename T> requires Concept<T> void f(T) {}
    • 形式 2 template<typename T> void f(T) requires Concept<T> {}
• 作为 id-expression 出现时，求值结果不为该标识符所代表的实体，而是一个布尔值
  其中 concept 作为 type-constraint 时接受的第一个参数隐式地使用根据语境推导的类型，如果存在。

概念是一种语义范畴而不是语法约束

• 语义化的概念能容易传达设计意图，纯粹的语法检查只是底层工具

Require Clauses

require clauses 是除了 concept 之外第二种引入限制的方式

• requires clauses 1 template<typename T> requires constraint-expression void f(T) {}
• requires clauses 2 template<typename T> void f(T) requires constraint-expression {}
  其中的 constraint-expression 必须为 primary expression 及其 && || 的结果

Constraint

constraint-expression 是求值为 bool 的常量表达式，包括但不限于

• concept
• require expression
• && || 组合以上

constraint-expression 是 concept 和 require-clauses 的重要组成部分。

引入限制的方式包括：concept，require clauses。

constraint 可以用于修饰模板声明，一个声明被修饰的所有限制按 logic AND 以如下顺序依次确定（对应四种 constraint 被引入的方式），经过约束规范化形成原子约束等，然后被检查。

• 模板参数
• requires clauses 1 template<typename T> requires constraint-expression void f(T) {}
• requires clauses 2 template<typename T> void f(T) requires constraint-expression {}

实例化之前的称为约束表达式；经过约束规范化之后的（即实例化之后的） constraint 分为四种

• conjunctions，短路
• disjunctions，短路
• atomic constaints，包含表达式 E 和一个从 E 中模板参数到被约束的模板化实体的模板形参的参数映射。原子约束被检查的过程：替换参数映射和模板实参入 E 并进行类型、表达式有效性验证，确保替换后的 E 是 bool prvalue(可能存在编译期自动执行的左右值转换) 常量表达式（要求严格类型 bool，不允许隐式类型转换后的）
• fold expanded constaints

重声明需要保证两次声明中限制出现的位置和顺序相同（syntatically identical instead of logically identical），否则是非法的，no diagnostics required。

限制的包含关系：

• P "包含" Q 定义为 P 析取范式的每一个析取子句都包含 Q 合取范式的每一个合取子句。
• 析取子句包含合取范式当且仅当，析取子句存在一条包含合取子句某一原子约束的原子约束。（推论：原子约束的 A 包含 B 当且仅当 A = B）
  注意这里的"包含"仅是语法上的结构性包含，并不是语义上的包含，而且该定义也仅仅是充分而不必要的。

约束的包含关系定义了约束的应用偏序

• To be continued

违反限制会在模板实例化之前造成”违反限制“的编译错误，而不是在模板被错误使用时才造成对应错误使用方式的编译错误。