如何在C++20中用Concepts声明泛型高阶函数的签名？

原代码中std::convertible_to<std::function<int(auto)>>的写法不合法，因为int(auto)不是有效的函数类型声明，auto不能直接用于std::function的模板参数来表示泛型参数。以下是几种可行的解决方式：

1. 自定义Concept直接约束可调用行为 #

最直观的方式是自定义一个Concept，直接描述返回的可调用对象需要满足的条件：可以接受任意类型的参数，且返回值为int。

#include <concepts>

// 定义Concept：可接受任意参数并返回int的可调用对象
template<typename F>
concept IntReturningGenericCallable = requires(F f, auto x) {
    { f(x) } -> std::same_as<int>;
};

// 使用自定义Concept约束Foo的返回类型
IntReturningGenericCallable auto Foo() {
    return [](auto x) {
        return 1;
    };
}

int main() {
    return Foo()(1);
}

这种方式无需依赖std::function，直接对可调用对象的行为进行约束，同时避免了std::function带来的类型擦除开销，性能更优。

2. 结合std::invocable与返回值约束 #

也可以利用标准库的std::invocableConcept，搭配返回值的约束来实现：

#include <concepts>

template<typename F>
concept GenericIntReturner = 
    std::invocable<F, auto> && // 可被任意参数调用
    requires(F f, auto x) {
        { f(x) } -> std::same_as<int>; // 返回值必须是int
    };

GenericIntReturner auto Foo() {
    return [](auto x) { return 1; };
}

int main() {
    return Foo()(1);
}

3. 使用尾随requires子句约束返回类型 #

如果不想单独定义Concept，也可以直接在函数声明中用尾随requires子句来约束返回值的行为：

#include <concepts>
#include <utility>

auto Foo() -> auto requires requires(auto x) {
    // 检查返回的可调用对象调用任意x后返回int
    { std::declval<decltype(Foo())>()(x) } -> std::same_as<int>;
} {
    return [](auto x) { return 1; };
}

int main() {
    return Foo()(1);
}

这种写法无需额外定义Concept，但可读性稍差，适合简单场景。

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