C++20 Concepts约束规范化：Concept B是否导致程序非法？

来自C++20标准（ISO/IEC 14882:2020）第13.5.4节([temp.constr.normal])第1段：
concept-id C<A1, A2, ..., An>的范式是将A1、A2、…、An代入C各原子约束参数映射中的对应模板参数后，C的约束表达式的范式。若任何此类代入产生无效类型或表达式，程序为非法；无需诊断。

template<typename T> concept A = T::value || true;
template<typename U> concept B = A<U*>;
template<typename V> concept C = B<V&>;

标准示例说明：
B的约束表达式规范化是有效的，结果为T::value（映射关系T -> U*）或true（空映射），尽管对于指针类型T，表达式T::value是非法的。C的约束表达式规范化会导致程序非法，因为参数映射中会形成无效类型V&*。

疑问点 #

我理解C会导致程序非法及其原因，但不清楚B是否会导致程序非法。文中指出B的规范化有效，但同时说明针对指针类型的T::value表达式非法。这是否意味着仅规范化过程有效，后续检查T::value时程序才会非法？还是程序始终合法，T::value的检查被跳过/规避？

解答 #

首先明确：仅仅定义B这个concept模板本身是合法的，核心原因在于标准中提到的“代入产生无效类型或表达式导致程序非法”，特指规范化阶段的代入操作，而非后续约束检查阶段的代入。

• B的规范化过程合法：
  规范化B时，是把U*代入A的模板参数T，建立映射T→U*。这个过程中U*是合法的类型（无论U是什么类型，指针类型本身都是有效的），所以规范化步骤没有产生无效类型或表达式，因此B的规范化是有效的，程序定义B的行为本身不非法。

• 后续约束检查的逻辑短路：
  当实际使用B<X>（比如B<int>）时，需要检查A<int*>的约束表达式T::value || true（此时T是int*）。由于逻辑或||的短路求值特性，只要右侧的true为真，编译器不需要计算左侧的T::value（也就是int*::value），因此不会触发这个非法表达式的检查。这就意味着，只要约束表达式因为短路特性不需要评估非法的部分，程序在该使用场景下就是合法的。

• 如果没有短路特性的情况：
  假设A的约束表达式改为T::value && true，那么当使用B<int>时，编译器必须评估int*::value，此时才会触发程序非法（因为指针类型没有value静态成员）。但这种情况属于约束检查阶段的问题，而非规范化阶段的问题，和B本身的合法性无关。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者J L