C++模板编程：如何约束模板至特定类型及矩阵维度限制

一、约束T为字符串类型 #

标准库没有直接提供is_string类型特性，你可以通过两种方式实现字符串类型的匹配：

方法1：自定义is_string类型特性 #

#include <string>
#include <type_traits>

template<typename T>
struct is_string : std::false_type {};

// 匹配基础std::string
template<>
struct is_string<std::string> : std::true_type {};
// 匹配const修饰的std::string
template<>
struct is_string<const std::string> : std::true_type {};
// 匹配引用类型的std::string
template<>
struct is_string<std::string&> : std::true_type {};
// 匹配const引用类型的std::string
template<>
struct is_string<const std::string&> : std::true_type {};

// 简化使用的别名模板
template<typename T>
constexpr bool is_string_v = is_string<T>::value;

之后你的StringOrArithmeticType concept就可以正常使用：

template <typename T>
concept StringOrArithmeticType =
  std::is_integral_v<T> || 
  std::is_floating_point_v<T> || 
  is_string_v<T>;

方法2：直接在concept中匹配（更简洁） #

无需额外定义类型特性，利用std::remove_cvref_t去掉T的const、volatile和引用修饰，直接判断底层类型是否为std::string：

#include <string>
#include <type_traits>

template <typename T>
concept StringOrArithmeticType =
  std::is_integral_v<T> || 
  std::is_floating_point_v<T> ||
  std::same_as<std::remove_cvref_t<T>, std::string>;

二、约束矩阵维度R和C大于1 #

直接在模板的requires子句中添加维度判断即可，也可以封装为复用性更强的concept：

方式1：直接在类模板中添加约束 #

template <
  typename T,
  unsigned int R, unsigned int C>
requires StringOrArithmeticType<T> && (R > 1) && (C > 1)
class matrix {
  // ...
};

方式2：自定义维度约束concept #

template<unsigned int N>
concept ValidMatrixDimension = N > 1;

template <
  typename T,
  unsigned int R, unsigned int C>
requires StringOrArithmeticType<T> && ValidMatrixDimension<R> && ValidMatrixDimension<C>
class matrix {
  // ...
};

以上两种方式都会在R或C小于等于1时，直接触发编译器的约束违反提示，阻止模板实例化。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Code4Fun