如何用更简洁方式静态断言一个std::array是另一个的子集？

我有两个constexpr std::array：

constexpr std::array full = { 1,2,3 };
constexpr std::array subset = { 3 };

需要用静态断言判断第二个数组是否是第一个的子集——上面的例子断言应该成功，而下面的例子断言应该失败：

constexpr std::array full = { 1,2,3 };
constexpr std::array subset = { 3, 4 };

我已经写了一个可用的constexpr函数：

constexpr bool isSubset(decltype(full)& a, decltype(subset)& b)
{
    for (const auto& subsetElement : b) {
        bool found = false;
        for (const auto& fullElement : a) {
            if (subsetElement == fullElement) {
                found = true;
                break;
            }
        }
        if (!found) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

但想知道在最新C++标准下有没有更简洁的实现方式，比如不用decltype，甚至不用constexpr函数。

方法1：C++20范围库简化通用constexpr函数 #

可以将函数改成通用模板，摆脱对具体数组类型的依赖，同时用std::ranges::any_of简化内层循环逻辑：

#include <array>
#include <ranges>

template<typename T, std::size_t N, std::size_t M>
constexpr bool isSubset(const std::array<T, N>& full, const std::array<T, M>& subset)
{
    return std::ranges::all_of(subset, [&full](const auto& elem) {
        return std::ranges::any_of(full, [&elem](const auto& full_elem) {
            return elem == full_elem;
        });
    });
}

// 使用示例
constexpr std::array full = {1,2,3};
constexpr std::array subset = {3};
static_assert(isSubset(full, subset)); // 断言成功

constexpr std::array bad_subset = {3,4};
static_assert(!isSubset(full, bad_subset)); // 断言成功

这个版本通用性更强，无需decltype，借助C++20范围算法让代码更简洁，同时保留编译期计算能力。

方法2：C++20 constexpr lambda直接嵌入静态断言 #

如果不想单独定义函数，可直接在static_assert中使用constexpr lambda完成判断逻辑，代码更紧凑：

#include <array>
#include <ranges>

constexpr std::array full = {1,2,3};
constexpr std::array subset = {3};
static_assert([&]() constexpr {
    return std::ranges::all_of(subset, [&](const auto& elem) {
        return std::ranges::any_of(full, [&](const auto& fe) { return elem == fe; });
    });
}()); // 断言成功

constexpr std::array bad_subset = {3,4};
static_assert(![&]() constexpr {
    return std::ranges::all_of(bad_subset, [&](const auto& elem) {
        return std::ranges::any_of(full, [&](const auto& fe) { return elem == fe; });
    });
}()); // 断言成功

方法3：C++23 std::ranges::contains进一步简化 #

C++23新增的std::ranges::contains可以替代内层的any_of，让代码可读性更高、逻辑更直白：

#include <array>
#include <ranges>

template<typename T, std::size_t N, std::size_t M>
constexpr bool isSubset(const std::array<T, N>& full, const std::array<T, M>& subset)
{
    return std::ranges::all_of(subset, [&full](const auto& elem) {
        return std::ranges::contains(full, elem);
    });
}

// 或者直接在断言中使用
constexpr std::array full = {1,2,3};
constexpr std::array subset = {3};
static_assert(std::ranges::all_of(subset, [&](const auto& elem) {
    return std::ranges::contains(full, elem);
}));

内容的提问来源于stack exchange，提问作者AK87