为何std::integral auto&&形参无法匹配左值实参

问题代码 #

#include <array>
#include <algorithm>
#include <type_traits>
#include <concepts>
#include <cstdio>
#include <cwchar>


template <typename T>
concept Character = std::same_as< std::remove_cv_t<T>, char > ||
                    std::same_as< std::remove_cv_t<T>, signed char > ||
                    std::same_as< std::remove_cv_t<T>, unsigned char > ||
                    std::same_as< std::remove_cv_t<T>, wchar_t > ||
                    std::same_as< std::remove_cv_t<T>, char8_t > ||
                    std::same_as< std::remove_cv_t<T>, char16_t > ||
                    std::same_as< std::remove_cv_t<T>, char32_t >;

template <std::size_t N>
consteval auto create_character_array( std::integral auto&& fill_character ) noexcept
{
    std::array<std::remove_cvref_t<decltype( fill_character )>, N> dashes { };
    std::fill( std::begin( dashes ), std::end( dashes ), fill_character );

    return dashes;
}

int main( )
{
    const char ch { '^' };
    auto dashes { create_character_array<128>( ch ) };
    dashes.back( ) = '\0';

    std::fputs( std::data( dashes ), stdout );
}

问题原因 #

传入左值ch时，万能引用auto&&会将auto推导为const char&，但std::integral概念仅对非引用的整数类型生效（std::is_integral_v<const char&>为false），因此约束不满足导致编译失败。而传入字面量'^'时，auto推导为char（非引用类型），满足std::integral约束，所以可以正常编译。

修复方案 #

核心思路是让概念约束作用于移除引用和cv限定后的底层类型，而非引用类型本身。以下是几种可行的写法：

写法1：显式模板参数+移除引用后的约束 #

template <std::size_t N, typename T>
requires std::integral<std::remove_reference_t<T>>
consteval auto create_character_array(T&& fill_character) noexcept
{
    using CharType = std::remove_cvref_t<T>;
    std::array<CharType, N> dashes{};
    std::fill(std::begin(dashes), std::end(dashes), fill_character);
    return dashes;
}

写法2：requires子句直接检查参数底层类型 #

template <std::size_t N>
consteval auto create_character_array(auto&& fill_character) noexcept
requires std::integral<std::remove_cvref_t<decltype(fill_character)>>
{
    using CharType = std::remove_cvref_t<decltype(fill_character)>;
    std::array<CharType, N> dashes{};
    std::fill(std::begin(dashes), std::end(dashes), fill_character);
    return dashes;
}

写法3：适配自定义Character概念 #

如果要使用自定义的Character概念，只需修改requires子句即可：

template <std::size_t N>
consteval auto create_character_array(auto&& fill_character) noexcept
requires Character<std::remove_cvref_t<decltype(fill_character)>>
{
    using CharType = std::remove_cvref_t<decltype(fill_character)>;
    std::array<CharType, N> dashes{};
    std::fill(std::begin(dashes), std::end(dashes), fill_character);
    return dashes;
}

以上三种写法都能兼容左值、右值等任意值类别，同时保证参数类型符合预期的整数/字符类型约束。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者digito_evo