c++ - 检查和越界的概念

Question

我正在尝试定义一个 C++20 概念，它强制实现者检查越界。

template <size_t Num>
concept IsInBounds = requires (const size_t idx) {
    requires idx >= Num;
};

因此，对于我在自定义容器中使用的返回对其中元素的非常量引用的方法，我想检查该概念是否需要的索引超出范围。

auto mut_ref_at(const size_t idx) const -> T(&) requires IsInBounds<N>
{
    return (T&) array[idx];
}

这显然是行不通的:

error: substitution into constraint expression resulted in a non-constant expression
    requires idx >= Num;

function parameter 'idx' with unknown value cannot be used in a constant expression
    requires idx >= Num;

所以，如果我对概念有所了解，那么这个概念就是理解 requires (const size_t idx) 子句，其中我有一个参数 idx，正在替换参数 idx？

并且，存在某种方式将 mut_ref_at 方法的值 idx 限制为 T 数组 [N] 成员？

全类声明:

template <typename T, zero::size_t N>
    class StackArray{
        private:
            T array[N];
        public:
            template <typename... InitValues>
            StackArray(InitValues... init_values) 
                : array{ init_values... } {}

            /**
             * @brief delete the `new` operator, since the intended usage of
             * the type is to be a wrapper over a C-style array.
             * 
             * @return void* 
             */
            void* operator new(std::size_t) = delete;

            /**
             * @brief Returns a mut reference to the element at specified location `idx`,
             * with bounds checking.
             * 
             * @param idx a `size_t` value for specifiying the position of 
             * the element to retrieve.
             * @return T& to the element at idx position
             */
            constexpr auto mut_ref_at(const size_t idx) const -> T(&) requires IsInBounds<N>
            {
                return (T&) array[idx];
            }

编辑:更改概念声明

Answer 1

如果要在编译时提供越界检查，则必须通过模板参数提供索引。您应该依靠 std::size_t 值来提供客户端代码想要检索的索引，并且根据这个概念，索引将在模板实例化时确定。如果索引越界，这将导致编译器拒绝编译。

您的代码将如下所示:

template <size_t I, size_t N>
concept IsInBounds = requires () {
    requires I <= N;
};

您使用类模板参数 N 来确定数组容量。因此，您可以对照 N 检查 I。如果 I 大于 N，概念将失败，代码将无法编译。

你的方法看起来像:

template <size_t I>
constexpr T& mut_ref_at() requires IsInBounds<I, N>
{
    return arr[I];
}

请注意，正如其他人指出的那样，转换为 (T&) 是丑陋且不必要的。尾随返回也很冗长，返回类型显然总是 T&。