Пакети параметрів і requires

Пакети параметрів і fold-вирази

Пакет Args... позначає послідовність типів, а args... – відповідні параметри функції. Пакет не є контейнером часу виконання: він може містити різні типи і не має методу push_back. sizeof...(Args) дає кількість аргументів як константне значення. Розгортання утворює повторення певного шаблону виразу для кожного елемента пакета.

Fold-вираз із комою виконує послідовні операції виведення. Порожній пакет для унарного fold через кому допустимий; для складання через + потрібно або заборонити порожній пакет, або задати початкове значення бінарного fold. Початковий 0 також задає початковий тип накопичення, і це може бути важливо для змішаних числових аргументів.

Рис. 12.2. Від пакета аргументів до послідовних операцій

Рядок таблиці довільної довжини

Умова. Надрукувати заголовок, змішаний рядок і рядок без полів.

#include <print>

template<class... Args>
void row(const Args&... args)
{
    std::print("|");
    ((std::print(" {:>8} |", args)), ...);
    std::println();
}

int main()
{
    row("item", "count", "price");
    row("pen", 3, 12.5);
    row();
}

Результат виконання:

|     item |    count |    price |
|      pen |        3 |     12.5 |
|

Усі аргументи передаються через const&; функція не зберігає посилань після повернення. Кожен тип має підтримувати форматування. Мінімальна ширина 8 не обрізає довгий текст, тому рядок із довгою назвою розширить таблицю. Для гарантованої ширини потрібна окрема політика обрізання або перенесення; її не слід непомітно додавати до універсального друку.

Пересилання за допомогою Args&&... і std::forward<Args>(args)... зберігає категорії значень у шаблонній обгортці. Але безумовне переміщення з кожного аргументу зіпсувало б виклики з lvalue. Forwarding reference виникає за конкретних правил виведення типу; const T&& не є forwarding reference. У функції друку пересилання не дає необхідної переваги, тому прості const& точніше виражають намір.

Індексація пакетів Ts...[0] належить до можливостей C++26 і не замінює цикл часу виконання. Перед використанням перевіряють __cpp_pack_indexing та компіляцію окремого малого прикладу. У навчальному рішенні цієї теми вона не є обов’язковою; звичайне розгортання працює без неї.

requires-речення, requires-вираз та стандартні концепти

Речення requires приєднує обмеження до шаблону. Вираз requires перевіряє коректність зазначених вимог у залежному контексті й дає логічний результат. Усередині переліку можна перевіряти існування виразу, вкладеного типу, властивість результату та відсутність винятків. Параметри такого виразу є умовними і не створюють об’єктів під час роботи.

template<class T>
concept Addable = requires(T a, T b) {
    { a + b } -> std::same_as<T>;
};
template<Addable T>
T add(T a, T b) { return a + b; }

Перевірка same_as<T> вимагає саме такий тип результату. Для двох short результат додавання зазвичай має тип int, отже цей концепт відхиляє short. Якщо контракт допускає перетворення, можна використати convertible_to<T>, але це не гарантує відсутності звуження або втрати значення. Обмеження слід читати як точну умову, а не як приблизну назву.

std::invocable<F, Args...> перевіряє можливість виклику; він не обіцяє, що функція не змінює стан або завжди повертає однаковий результат. std::totally_ordered перевіряє синтаксис порівнянь і має семантичні вимоги, які компілятор не доводить за довільним кодом. Значення NaN у дійсних числах особливо важливі: доступність операторів не робить усі можливі значення впорядкованими в потрібному для задачі сенсі.

Концепти комбінують && і ||. Наш Numeric є об’єднанням двох груп, а не уточненням кожної з них. У схемі стрілки уточнення спрямовані від сильнішої вимоги до слабшої. regular включає semiregular та порівняння на рівність; сама копійованість не гарантує змістовної рівності.

Рис. 12.3. Композиція вимог і напрямок уточнення

Діагностика і негативні тести

Концепт переносить повідомлення про помилку ближче до інтерфейсу. Без обмеження компілятор може зайти глибоко в тіло і повідомити про відсутній оператор. З обмеженням він спочатку відхилить кандидата, а деталізація пояснить, яка вимога не виконана. Це не означає, що будь-яке повідомлення з концептом коротке: композиція багатьох перевантажень також потребує читання повного журналу збирання.

Рис. 12.4. Відмова під час інстанціювання необмеженого шаблону

Рис. 12.5. Відмова через невиконаний Addable

static_assert корисний для властивостей, які мають виконуватися безумовно в обраній спеціалізації. Концепт натомість бере участь у виборі кандидата. Наприклад, перевантаження для цілих і дійсних чисел природно розділити концептами; виклик недопустимої місткості вже обраного класу можна пояснити власним static_assert. Трейти <type_traits> на кшталт is_trivially_copyable_v<T> описують окремі технічні властивості. Не слід підміняти ними повний контракт серіалізації або володіння ресурсом.

Негативний тест має бути окремим файлом, який очікувано не збирається. Не залишайте помилковий виклик у робочому main і не оголошуйте успішною перевірку лише тому, що рядок закоментовано. Запишіть тип помилки, потрібне обмеження й команду, яка відтворює відмову.

Статичний поліморфізм і підсумковий вибір

Функція, обмежена концептом Shape, може викликати area() різних непов’язаних класів. Це статичний поліморфізм: вибір відомий під час інстанціювання. Він не створює автоматично один контейнер різнорідних фігур. Для такого контейнера доречні віртуальний інтерфейс, variant або інша явно обрана форма стирання типу.

CRTP передає похідний клас як параметр базового, наприклад Base<Derived>. Базовий клас може звернутися до реалізації похідного без віртуального виклику. Але це створює сильнішу залежність між класами і потребує обережності під час конструювання та знищення. У цій темі CRTP є оглядом; вільна функція з концептом часто простіша. Оптимізацію слід доводити вимірюванням, а не самою відсутністю virtual.

Рис. 12.6. Редактор шаблону з конкретними аргументами