其他模板

在前面的章节中，我们已经学习了函数模板和类模板。现代 C++（C++11 及以后）还引入了更多强大的模板相关特性，比如别名模板和概念（Concept）。这些特性让模板编程更加灵活和安全。

别名模板

在 C++11 之前，我们只能用 typedef 给类型起别名，但 typedef 不支持模板参数。C++11 引入了 using 语法，可以定义模板类型别名，让类型别名也能接受模板参数。

template <typename T>
using Vec = std::vector<T>;

这样，Vec<int> 就等价于 std::vector<int>，Vec<double> 就等价于 std::vector<double>。

我们可以利用这个特性，将某些复杂的类型给简化（例如函数类型 std::function）。

概念（Concept）

随着模板编程越来越强大，模板参数的类型要求也越来越复杂。传统模板编程在类型不匹配时，编译器会报出非常难懂的错误信息。为了解决这个问题，C++20 引入了概念（Concept），用于对模板参数的类型进行约束，让模板代码更安全、更易读。

你可以把概念理解为“模板参数的类型条件”，只有满足条件的类型才能作为模板参数。（类似于其他语言里的类型约束）

例如，我们要定义一个判断是否可加的 Concept：

template <typename T>
concept Addable = requires(T a, T b) {
    { a + b } -> std::convertible_to<T>;
};

然后我们就可以使用概念来约束模板参数：

template <Addable T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

// 或者用 `requires` 关键字
//
// template <typename T>
// requires Addable<T>
// T add(T a, T b) {
//     return a + b;
// }

这样，就可以做到只有能相加的类型才能使用这个函数。

int main() {
    std::cout << add(1, 2) << std::endl;         // 输出 3
    std::cout << add(3.14, 2.71) << std::endl;   // 输出 5.85
    // add("hello", "world");                    // ❌ 编译错误，string 不支持直接用 + 得到 string（除非重载了运算符）
    return 0;
}

C++20 标准库已经定义了很多常用概念，比如：

• std::integral：整型类型
• std::floating_point：浮点类型
• std::same_as<T>：类型完全相同
• std::convertible_to<T>：可转换为 T
• std::default_initializable：可默认初始化

你可以直接用这些概念约束模板参数：

template <std::integral T>
T gcd(T a, T b) { /* ... */ }