如何编写C++ Concept以检查类型是否为结构类型？

我想写一个C++ Concept，用来判断某个类型是不是结构类型——也就是可以作为模板非类型参数的类型。对于自带默认构造函数的类型，检查逻辑很简单，但由于requires参数不能声明为constexpr，我没法实现通用场景的检查。

示例代码如下：

struct StructuralType1 {
  constexpr StructuralType1(int a=42): a(a) {}
  int a;
};

struct StructuralType2 {
  constexpr StructuralType2(int a): a(a) {}
  int a;
};

struct NonStructuralType {
  constexpr NonStructuralType(int a): a(a) {}
private:
  int a;
};

template <auto T> consteval void is_structural_helper() {};

template<typename T>
concept is_structural = requires () {
  {is_structural_helper<T{}>() }; // 依赖默认构造函数实现检查
};

// 这两个检查符合预期
static_assert(is_structural<StructuralType1>, "BUG! StructuralType1 is not structural");
static_assert(!is_structural<NonStructuralType>, "BUG! NonStructuralType is structural");

// 这个检查失败，但StructuralType2其实是结构类型（只是没有默认构造）
//static_assert(is_structural<StructuralType2>, "BUG! StructuralType2 is not structural");

template <auto X> constexpr int increment() {
  return X.a+1;
}

// 证明StructuralType2可以作为非类型模板参数
constexpr int fourtytwo = increment<StructuralType2{41}>();

现有实现的问题很明显：is_structural依赖T{}构造实例，这要求类型必须支持默认构造。像StructuralType2这种没有默认构造、但确实符合结构类型要求的类型，会被错误判定为非结构类型。

解决方案1：利用编译器内置扩展（GCC/Clang） #

GCC和Clang提供了内置的类型判断__is_structural_type，可以直接用来实现这个Concept，完全不依赖构造函数：

template<typename T>
concept is_structural = __is_structural_type(T);

修改后，所有结构类型（包括StructuralType2）都能被正确识别，三个static_assert都能正常通过。

解决方案2：标准C的近似实现（C20） #

如果要写不依赖编译器扩展的代码，在C++20里很难做到完全通用——因为标准没有提供直接判断结构类型的Trait，且无法在requires表达式中构造任意constexpr实例。不过可以针对结构类型的标准定义，做部分近似检查：

结构类型的类需要满足：

• 所有非静态数据成员都是公有的
• 没有用户声明的析构函数
• 没有虚函数
• 没有私有/受保护的基类
• 没有虚基类
• 所有非静态数据成员也都是结构类型（递归检查）

以下是简化版的实现，用SFINAE检查成员访问性和基础类型特征：

#include <type_traits>

// 检查是否能访问T的非静态数据成员（这里以成员a为例，实际需要递归检查所有成员）
template<typename T, typename = void>
struct has_public_data_members : std::false_type {};

template<typename T>
struct has_public_data_members<T, std::void_t<decltype(std::declval<T>().*&T::a)>> : std::true_type {};

// 基础结构类型检查
template<typename T>
concept is_structural = 
  std::is_class_v<T> &&
  !std::has_virtual_destructor_v<T> &&
  !std::is_polymorphic_v<T> &&
  has_public_data_members<T>;

注意：这个实现是简化版，无法递归检查所有成员类型，也无法覆盖所有边缘情况，只能作为近似方案。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alessandro M