Ngày 7 — Requires expressions và các loại requirement

1. Vấn đề nó giải quyết

Requires expression hỏi trước khi chọn template rằng một kiểu có hỗ trợ cú pháp và thuộc tính cụ thể hay không. Nó làm một giả định quan trọng trở nên rõ và có thể kiểm tra.

2. Kiến thức cần có

Template, biểu thức và type trait ở Ngày 3.
Bạn cần biết biên dịch chương trình ngắn và đọc output.

3. Ý tưởng cốt lõi

Nó là checklist lúc biên dịch. Simple, type, compound và nested requirement lần lượt kiểm tra hợp đồng kiểu với mức chính xác tăng dần. Hãy đọc requires như lời hứa chính xác; runtime precondition vẫn do lập trình viên chịu trách nhiệm.

4. Cú pháp tối thiểu

requires(T a, T b) {
    typename T::value_type;
    { a + b } -> std::same_as<T>;
}

5. Cách nó hoạt động

Chương trình đưa vào dạng nhỏ nhất cần thiết của requires.
Nó áp dụng tính năng lên dữ liệu cố định và giữ owner cần thiết trong scope.
Nó in một kết quả để đối chiếu trực tiếp với source.

6. Lỗi thường gặp

Requirement chỉ kiểm tra tính hợp lệ; nó không thực thi biểu thức và không xác nhận giá trị runtime.
Hãy kiểm tra cả header, mức hỗ trợ thư viện C++20, lifetime và kiểu được suy luận.

7. Khi nào nên dùng

Nên dùng khi template cần hợp đồng cấu trúc có thể mô tả bằng kiểu hoặc biểu thức hợp lệ.
Tránh dùng khi điều kiện phụ thuộc dữ liệu runtime thay vì interface của kiểu.

8. Ví dụ đơn giản

Một concept kiểm tra nested value_type, phép cộng, kiểu kết quả và điều kiện về kích thước. Tệp .cpp không nhận input nên kết quả dễ lặp lại.

Mã mẫu hoàn chỉnh

Tệp mã nguồn

cpp20/07_requires_expressions_requirements/main.cpp

C++

// Day 7: Requires Expressions and Requirement Kinds
#include <concepts>
#include <iostream>

struct Number {
    using value_type = int;
    int value{};
};

Number operator+(Number a, Number b) {
    return {a.value + b.value};
}

template<class T>
concept SmallAddable = requires(T a, T b) {
    typename T::value_type;              // Type requirement
    a + b;                               // Simple requirement
    { a + b } -> std::same_as<T>;        // Compound requirement
    requires (sizeof(T) <= 8);           // Nested requirement
};

int main() {
    std::cout << std::boolalpha << SmallAddable<Number> << '\n';
}

9. Điều cần nhớ

requires diễn đạt ý tưởng C++20 trung tâm của ngày này.
Ví dụ cô lập một hành vi bằng dữ liệu cố định.
Compiler check không thay thế suy luận về lifetime và runtime.
Ưu tiên interface nhỏ nhất nói đúng yêu cầu thật.

10. Câu hỏi tự kiểm tra

Dễ — Nhiệm vụ chính của requires trong ví dụ tối thiểu là gì?
Trung bình — Requirement nào thất bại trước với kiểu không có value_type nhưng vẫn hỗ trợ operator+?
Khó — Vì sao { a + b } -> std::same_as<T> kiểm tra nhiều hơn simple requirement a + b;?

Luyện thẻ của bài này

// Day 7: Requires Expressions and Requirement Kinds #include <concepts> #include <iostream> struct Number { using value_type = int; int value{}; }; Number operator+(Number a, Number b) { return {a.value + b.value}; } template<class T> concept SmallAddable = requires(T a, T b) { typename T::value_type; // Type requirement a + b; // Simple requirement { a + b } -> std::same_as<T>; // Compound requirement requires (sizeof(T) <= 8); // Nested requirement }; int main() { std::cout << std::boolalpha << SmallAddable<Number> << '\n'; }

10. Câu hỏi tự kiểm tra

Dễ — Nhiệm vụ chính của requires trong ví dụ tối thiểu là gì?
Trung bình — Requirement nào thất bại trước với kiểu không có value_type nhưng vẫn hỗ trợ operator+?
Khó — Vì sao { a + b } -> std::same_as<T> kiểm tra nhiều hơn simple requirement a + b;?