如何正确声明适配二元运算的C++ concept及相关问题咨询

你之前的两种实现错误原因如下：

• 第一种方案直接比较Op和Ret(Arg1, Arg2)函数类型的相等性，但是可调用对象的类型远不止原生函数，还包括lambda、仿函数、std::function包装器等，这些类型和原生函数类型并不相同，因此匹配失败。
• 第二种方案通过std::function包装后比较类型相等性同样错误，std::function可以兼容存储所有签名匹配的可调用对象，但不同来源的可调用对象包装后的std::function类型本身是相同的，且直接比较类型的逻辑无法覆盖隐式类型转换的场景，因此校验失败。

正确的实现应该使用C++标准库提供的std::invocable系列工具，根据你的需求有两种可选方案：

1. 仅校验可调用性，不限制返回值类型：

// 注意：自定义concept必须放在自己的命名空间，不要放到std中
namespace utils {
template <typename Op, typename Arg1, typename Arg2>
concept binary_op = std::is_invocable_v<Op, Arg1, Arg2>;
}

2. 同时校验调用返回值可以转换为指定类型，更适合你的快速幂场景（保证运算结果可以赋值给acc变量）：

namespace utils {
template <typename Op, typename Ret, typename Arg1, typename Arg2>
concept binary_op_returnable = std::is_invocable_r_v<Ret, Op, Arg1, Arg2>;
}

对应的power函数可以改写为：

template <std::integral I, utils::binary_op_returnable<I, I, I> Op>
I power(I acc, I a, I n, Op op) {
  while (n-- != I{0}) {
    acc = op(acc, a);
  }
  return acc;
}

注意：不要向std命名空间添加自定义的非特化内容，这属于C++标准规定的未定义行为，你的补充版本将binary_op放到std命名空间是错误的。

主要有三个原因：

1. 标准库已经提供了更通用的std::invocable、std::regular_invocable等concept（C++20起引入），完全可以满足固定元数的校验需求：校验一元函数就传入Op, T两个模板参数，校验二元函数就传入Op, T1, T2三个模板参数，无需单独封装固定元数的concept。
2. 固定元数的函数定义过于模糊，很多可调用对象支持多重重载，既可以接受1个参数也可以接受多个参数，单独的“一元函数”“二元函数”concept无法覆盖这类场景，灵活性不足。
3. 标准库的设计原则是优先提供通用基础组件，特定语义的封装交给用户根据业务场景自定义，避免过度设计导致的适用范围受限。

如果你的快速幂后续要扩展到更通用的场景（比如运算对象不是整数），可以去掉std::integral的限制，或者将运算对象和计数用的整数类型分开定义，更符合《Elements of Programming》中的通用设计思路。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者hannibal