在 C++ 中是否有来自 C# 的关键字 "where" 的类似物？

Question

我需要用 C++ 创建一个模板 class。我需要确保模板参数的类型是 class，其中包含 1 个 int 字段和 1 个 string 字段（可以有更多字段，但这些是强制性的）。

例如，在 C# 中，我可以定义一个带有方法或属性的接口，如下所示：

interface MyInterface {
    int GetSomeInteger();
    string GetSomeString();
}

然后我可以在我的模板中使用它 class:

class MyClass<T> where T: MyInterface {}

有没有办法在 C++ 中做这样的事情？

Answer 1

在当前版本的 C++ 中最常用的方法是一种称为 "duck-typing".

的技术

它只涉及使用 T 就好像它实现了接口，如果您使用不兼容类型的 class 会让编译器失败。

template<typename T>
class MyClass<T> {
  int foo() {
    T val;
    return val.GetSomeInteger();
  }
};

class Valid {
public:
  int GetSomeInteger() {return 0;}
};

class Invalid {
};

int main() {
  // works fine
  MyClass<Valid> a;
  a.foo();

  // fails to compile
  MyClass<Invalid> b;
  b.foo();
}

请注意，有一些方法可以更正式地执行此操作，但所涉及的代码量通常得不偿失。

Answer 2

C++20 有概念。一些编译器已经支持它们。例如下面的 gcc (trunk) -std=c++2a -fconcepts:

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

template<typename T>
concept HasGetIntAndString = requires(T& a) {
    { a.GetSomeInteger() } -> std::same_as<int>;
    { a.GetSomeString() } -> std::same_as<std::string>;
};

template <HasGetIntAndString T>
void bar(const T& t){
    std::cout << t.GetSomeInteger() << " " << t.GetSomeString();
}

struct foo {
    int GetSomeInteger() const { return 42; }
    std::string GetSomeString() const { return "some"; }
};

struct foo_not {
    std::string GetSomeInteger() { return "some"; }
    int GetSomeString() { return 42; }
};

int main(){
    bar( foo{});
    bar( foo_not{});
}

结果：

<source>: In function 'int main()':    
<source>:28:19: error: use of function 'void bar(const T&) [with T = foo_not]' with unsatisfied constraints   
   28 |     bar( foo_not{});    
      |                   ^    
<source>:12:6: note: declared here    
   12 | void bar(const T& t){    
      |      ^~~    
<source>:12:6: note: constraints not satisfied
<source>: In instantiation of 'void bar(const T&) [with T = foo_not]':    
<source>:28:19:   required from here    
<source>:6:9:   required for the satisfaction of 'HasGetIntAndString<T>' [with T = foo_not]    
<source>:6:30:   in requirements with 'T& a' [with T = foo_not]    
<source>:7:23: note: 'a.GetSomeInteger()' does not satisfy return-type-requirement    
    7 |     { a.GetSomeInteger() } -> std::same_as<int>;    
      |       ~~~~~~~~~~~~~~~~^~    
<source>:8:22: note: 'a.GetSomeString()' does not satisfy return-type-requirement    
    8 |     { a.GetSomeString() } -> std::same_as<std::string>;    
      |       ~~~~~~~~~~~~~~~^~    
cc1plus: note: set '-fconcepts-diagnostics-depth=' to at least 2 for more detail

Live Demo

在 C++20 之前你可以使用 SFINAE。但是，通常更简单、更合适的做法是不对 tempalte 参数进行不必要的限制。如果模板确实调用了 T::GetSomeInteger() 但类型 T 没有这样的方法，则模板将在不采取任何进一步措施的情况下编译失败。 SFINAE 主要是为了提供更好的错误信息。

Answer 3

C++20 为您提供最接近 C# 的解决方案：

#include <concepts>

template <class T>
concept MyInterface = requires(T x)
{
    { x.GetSomeInteger() } -> std::same_as<int>;
};

然后：

template <MyInterface T>
struct MyClass
{
    // ...
};

在 C++ 中是否有来自 C# 的关键字 "where" 的类似物？

Is there an analogue of keyword "where" from C# in C++?

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templates

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