在C++20之前，模板编程常常伴随着大量的SFINAE技巧和静态断言，使得错误信息难以理解，甚至在编译时会产生无关的警告。C++20引入的概念（Concepts）正是为了解决这些问题而设计的。本文将介绍概念的基本语法、常用概念、以及如何在实际项目中逐步替换SFINAE，从而提升代码的可读性与可维护性。
1. 概念是什么？
概念是一种模板参数的约束，用来描述某个类型需要满足的一组“属性”。它们类似于接口，却可以在编译时被静态检查。使用概念后，编译器在报错时会直接给出“类型不满足某个概念”的提示，而不是一堆模糊的SFINAE错误。
2. 基本语法
#include <concepts>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
template <typename T>
concept Incrementable = requires(T a) {
{ ++a } -> std::same_as<T&>;
{ a++ } -> std::same_as <T>;
};
template <Incrementable T>
void incrementAll(std::vector <T>& vec) {
for (auto& v : vec) ++v;
}上例中，Incrementable 定义了一个概念，要求传入类型 T 必须支持前置递增和后置递增。随后在 incrementAll 的模板参数中直接写 Incrementable T，编译器会自动检查 T 是否满足该概念。
3. 常用标准概念
C++20 提供了一系列在 `
` 头文件中定义的概念，涵盖了算术类型、迭代器、可比较性等： | 概念 | 说明 | |——|——| | `std::integral` | 整数类型 | | `std::floating_point` | 浮点数类型 | | `std::ranges::input_iterator` | 输入迭代器 | | `std::equality_comparable` | 支持 `==` 和 `!=` | | `std::sortable` | 可用于排序的类型（C++23 起） | 使用示例： “`cpp #include #include #include template T sum(std::vector const& v) { return std::accumulate(v.begin(), v.end(), static_cast (0)); } “` ### 4. 如何替换旧的 SFINAE 技巧？ #### 4.1 传统 SFINAE “`cpp template <typename t, typename="std::enable_if_t<std::is_integral_v>> T square(T value) { return value * value; } “` #### 4.2 现代概念 “`cpp #include template T square(T value) { return value * value; } “` 概念版更简洁，也更易读。编译器在报错时会直接指出“T 必须是整数类型”，而不是出现“模板参数不匹配”的长串错误。 #### 4.3 复合概念 当需要多个条件时，可以组合概念： “`cpp template concept IncrementableNumeric = std::integral || std::floating_point; template T addOne(T v) { return v + 1; } “` ### 5. 进阶用法：自定义概念与约束 假设我们有一个容器类，需要保证元素类型支持比较操作。可以写： “`cpp template concept Comparable = requires(T a, T b) { { a std::convertible_to; { a == b } -> std::convertible_to ; }; template class SortedList { std::vector data; public: void insert(const T& value) { auto it = std::lower_bound(data.begin(), data.end(), value); data.insert(it, value); } }; “` ### 6. 在大型项目中逐步迁移 1. **从 SFINAE 过渡**：在已有函数或类中，先为关键模板参数添加概念约束。 2. **提供替代实现**：如果某个类型不满足概念，可在 `requires` 子句中提供替代实现。 3. **文档化**：将概念作为接口文档的一部分，让使用者一目了然。 4. **单元测试**：确保在迁移过程中不破坏现有行为。 ### 7. 结论 概念让模板编程更安全、更易维护。它们通过在编译期显式约束模板参数，使错误信息更加直观，也减少了模板错误导致的编译时间。虽然 C++20 的概念并非万能，但在大多数需要模板约束的场景下，它们已足以替代繁琐的 SFINAE 技巧。欢迎在自己的项目中尝试使用概念，并逐步升级已有代码，享受更清晰、可读性更高的模板编程体验。