约束与概念（C++20）

一句话

一种为模板参数指定语义要求（如"可哈希"、"迭代器"）的机制，能在编译期尽早拦截错误类型并输出可读的错误信息。

头文件

#include <concepts>

核心 API 速查

操作	签名	说明
概念定义	template<...> concept Name = constraint-expression;	定义一个命名的约束集合
requires 表达式	requires { /* 表达式 */ }	检查表达式是否合法
嵌套需求	{ expr } -> std::convertible_to<T>;	要求表达式合法且结果可转换为 T
简写模板形参	void f(Concept auto param)	在形参列表中直接使用概念约束
requires 子句	template<typename T> requires Concept<T> void f(T);	在模板声明后追加约束
尾置 requires	template<typename T> void f(T) requires Concept<T>;	在函数形参列表后追加约束
逻辑与	Concept1 && Concept2	组合多个约束（合取）
逻辑或	Concept1 || Concept2	组合多个约束（析取）

最小示例

#include <concepts>
#include <iostream>

template<typename T>
concept Addable = requires(T a, T b) { a + b; };

template<Addable T>
T add(T a, T b) { return a + b; }

int main() {
    std::cout << add(1, 2) << '\n';     // OK: int 满足 Addable
    // add("a", "b");                   // Error: const char* 不满足 Addable
}

嵌入式适用性：高

• 纯编译期特性，零运行时开销，适合资源受限环境
• 约束驱动的设计能将类型错误拦截在编译期，避免在目标板上触发未定义行为
• 标准库概念（如 std::integral, std::same_as）可直接用于约束硬件寄存器包装类型的接口
• 错误信息大幅缩短，能显著加快底层模板库的开发调试周期

编译器支持

GCC	Clang	MSVC
10.0	10.0	19.28

另见

• cppreference: Constraints and concepts

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