C++谓词布尔运算组合实现及相关技术问询

1. 实现效率与运行时开销消除 #

• 基于模板的compose实现本身是编译期展开的，只要你的谓词是可内联的（比如lambda、轻量仿函数），编译器基本能自动优化掉中间适配层，不会有额外运行时开销。
• 要近乎完全消除开销，得做到这几点：
  • 保证所有谓词类型是可平凡构造/析构的，避免不必要的对象构造成本；
  • 用constexpr修饰compose的调用运算符和谓词逻辑，强制编译期计算；
  • compose里只存谓词的值或引用（优先值语义，方便编译器内联），别加多余状态；
  • 开启编译器优化选项（比如-O2//O2），让编译器完成内联和死代码消除。

2. 对compose模板参数的谓词约束 #

• 当然可以，C++20及以上推荐用**概念（Concepts）**来做清晰的约束，比如先定义一个通用的谓词概念：

  template<typename F, typename... Args>
  concept Predicate = requires(F f, Args... args) {
      { f(args...) } -> std::convertible_to<bool>;
  };
  

  然后在compose模板里直接用这个概念约束参数：

  template<Predicate<Args...> P1, Predicate<Args...> P2, typename... Args>
  struct compose_and {
      // 你的实现逻辑
  };
  

• 如果是C++17及更早版本，用SFINAE结合std::is_invocable_r做编译期检查：

  template<typename P1, typename P2, typename... Args,
           std::enable_if_t<std::conjunction_v<
               std::is_invocable_r<bool, P1, Args...>,
               std::is_invocable_r<bool, P2, Args...>
           >, int> = 0>
  struct compose_and {
      // 你的实现逻辑
  };
  

3. 用operator&&替代and_fn #

• 可以实现，但得让compose生成的适配器类型重载operator&&，同时约束操作数的谓词类型：
  • 给适配器类型加operator&&重载，接受另一个谓词，返回新的compose适配器：

    template<Predicate<Args...> P>
    auto operator&&(P&& other) const {
        return compose_and<std::decay_t<decltype(*this)>, std::decay_t<P>, Args...>{*this, std::forward<P>(other)};
    }
    

  • 要支持任意参数的谓词，要么用模板化的operator&&，要么用可变参数的概念约束，确保两个谓词能接受完全相同的参数列表。另外可以加推导指引，让编译器自动推断参数类型。

4. 直接传入布尔类型的operator&&替代lambda #

• 不行。内置的operator&&不是一个可调用实体（比如函数指针、仿函数），没法直接作为参数传入模板。而lambda是编译器生成的匿名仿函数，有具体的类型，能被模板推导和存储。
• 替代方案：用标准库的std::logical_and<void>（C++14及以上），它是通用的逻辑与仿函数，能接受任意可转成bool的操作数，比如：

  auto and_fn = [](auto&& p1, auto&& p2) {
      return compose<std::logical_and<void>, decltype(p1), decltype(p2)>{std::forward<decltype(p1)>(p1), std::forward<decltype(p2)>(p2)};
  };
  

内容的提问来源于stack exchange，提问作者David