requires 表达式¶

标准	难度	状态	分级	证据	审阅	最后校验
C++20	3/5	final	A	3 条（manual 3）	单审（zyuhao7）	2026-10-26

编译器支持：GCC 10+ · Clang 10+ · MSVC 19.30+。版本查询：cppreference 编译器支持。

主张与证据¶

主张	支持证据
用 requires 表达式检测成员是否存在，并在 if constexpr 中据此选择分支	ev-mold-requires-expression-unit-type-001
用 requires 表达式把静态成员存在性封装成可复用的 concept	ev-mold-requires-expression-concepts-002
解构器测试覆盖 lambda 签名中 requires 表达式的修饰名	ev-abseil-requires-expression-mangling-003

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解决什么问题¶

C++17 之前，探测“某个类型是否支持某个操作”通常要写 SFINAE：std::void_t、decltype、enable_if 和重载一起使用。表达式能编译就选中某个重载，不能编译就替换失败。这种写法能工作，但嵌套深、错误信息长，而且约束的意图藏在类型系统里。

requires 表达式把“这些表达式是否合法”直接写成一个布尔值。它不执行表达式，只检查语法和语义有效性，可以放在 static_assert、if constexpr 或概念定义中使用。

基础用法¶

#include <concepts>
#include <cstddef>
#include <iostream>

template <typename T>
concept HasValue = requires(T t) {
  t.value;
};

template <typename T>
concept Sized = requires(const T &t) {
  typename T::value_type;
  { t.size() } -> std::convertible_to<std::size_t>;
};

struct Entry {
  using value_type = int;
  int value;
  std::size_t size() const { return 1; }
};

struct Empty {};

int main() {
  std::cout << HasValue<Entry> << ' ' << HasValue<Empty> << ' '
            << Sized<Entry> << ' ' << Sized<Empty> << '\n';
}

requires(T t) { ... } 的参数是假设变量，只用于书写检查表达式，不会真的构造对象。t.value; 是简单要求，只检查成员访问是否合法；typename T::value_type; 是类型要求；{ t.size() } -> std::convertible_to<std::size_t>; 是复合要求，同时检查表达式合法且返回类型可转换。

进阶用法¶

requires 表达式通常包装成 concept，再用于约束重载。复合要求可以同时检查表达式合法、返回类型可转换，以及是否 noexcept。

template <typename T>
concept Sized = requires(const T &value) {
  typename T::value_type;
  { value.size() } -> std::convertible_to<std::size_t>;
};

template <Sized T>
std::size_t length(const T &value) {
  return value.size();
}

template <typename T>
std::size_t length(const T &) {
  return 0;
}

Sized<T> 为真时，第一个重载比无约束版本更特殊，重载选择会优先选它；不满足时退回到返回 0 的版本。整个过程只检查表达式能否编译，不会调用 value.size()，因此 requires 表达式不能替代运行期前置条件检查。

完整示例见 examples/cpp20/requires_expressions.cpp。

真实项目证据¶

项目	位置	用法	为什么典型
mold	`src/gdb-index.cc#L188-L192`	用 `requires { hdr.unit_type; }` 判断 DWARF 头是否有该字段	不同 DWARF 版本字段不同，条件表达式让旧格式仍能参与编译
mold	`src/elf.h#L1796-L1798`	用 `requires { E::R_IRELATIVE; }` 等定义架构能力概念	把“某架构是否提供某个静态成员”封装成概念，后续约束直接复用
abseil-cpp	`absl/debugging/internal/demangle_test.cc#L295-L300`	用测试覆盖 lambda 签名中 requires 表达式的修饰名	requires 表达式进入符号修饰规则，解构器必须能处理嵌套检查

三条证据均为 manual 级：作者复核，尚未引入第二名审核者。前两条来自 mold 生产路径，第三条是 Abseil 解构器测试，覆盖 requires 表达式在修饰名中的表示。

陷阱与边界¶

requires 表达式不是 requires 子句。 requires { ... } 求值为 bool，是一个表达式；template <typename T> requires C<T> 是约束子句。两者可以组合，但语法位置和作用不同。

它检查“能否编译”，不检查语义是否正确。 requires(T t) { t.size(); } 只要求 size() 可调用；返回类型不对、返回垃圾值、运行期抛异常都不影响结果。需要约束返回类型时，写成复合要求 { t.size() } -> std::same_as<std::size_t>;。

表达式不会被求值。 requires(T t) { t.pop(); } 不会真的调用 pop()，也不会检查容器是否为空。依赖运行期状态的前置条件，requires 表达式表达不了。

复合要求可以检查 noexcept。 { expr } noexcept -> Concept; 同时要求表达式不抛异常并满足返回类型约束。只写 { expr } -> Concept; 不会检查异常规格。

类型要求和表达式要求分开写。 typename T::value_type; 检查嵌套类型是否存在；去掉 typename 后含义会变成表达式检查。两者可以组合，但不要把它们当成同一种要求。

requires 表达式不能吞掉所有错误。 它把紧邻的无效表达式变成“不满足”，但模板实例化深处的硬错误仍可能直接报错。约束应尽量写在接口层，而不是依赖 requires 捕获所有实现细节。

概念约束按从左到右的合取求值。 C<T> && requires { ... } 中，左侧不满足时右侧不会继续检查。这个顺序可以用来先排除明显不合适的类型，但要避免把副作用写进约束。

库联动¶

mold：用简单要求检测 DWARF 头字段，并把 ELF 架构是否提供重定位静态成员封装成可复用概念。
Abseil：解构器测试覆盖 requires 表达式进入函数签名修饰名后的符号，保证调试输出能还原 lambda 签名。
与 requires 子句的分工：requires 表达式求值为 bool，可以放在 static_assert、if constexpr 或概念定义中；requires 子句用于约束模板或函数，两者可以组合，但语法位置不同。

横向对比¶

方案	表达位置	错误信息	可复用性	主要代价
SFINAE / `enable_if`	返回类型或模板参数	冗长，指向替换失败	中	语法复杂，约束意图不直观
检测惯用法（`void_t`）	类型特征	中等	高	需要为每种能力写 trait，样板代码多
`if constexpr` 探测	函数体	局部较清晰	低	只能影响当前函数，不能约束重载
requires 表达式	概念、`if constexpr`、`static_assert`	较清晰	高	C++20 起可用；只检查有效性，不检查语义

跨标准演进：C++20 通过 P0734R0 引入 concepts 与 requires 表达式，取代了大部分 SFINAE 检测惯用法。截至 C++23，这套核心规则没有变化；后续的约束设施仍建立在 requires 表达式之上。