Концептуальный wish-you-happy-debug

На эти грабли я чуть не наступил (но не наступил!) в рабочем коде, когда захотел прикрутить концепты. Просто задумался о последствиях, проверил на дистиллированном коде, - и да, оно стреляет. Поэтому предлагаю вам в качестве упражнения по ненормальному C++.

Итак. Пусть у нас есть полиморфная (шаблонная, перегруженная, - неважно) функция f(x).
И мы написали концепт, который говорит, что тип может быть аргументом этой функции.
Назовём его fable, то есть, "f-абельный", или, по-русски, "сказка". (Эта сказка будет страшной).

На C++20 это выглядит очень просто и элегантно. (Без requires в виде шаблонной метафункции это тоже делается, но заметно громоздче).

template<class T> concept fable = requires(const T& x) { f(x); };

И попробуем применить его на практике.

struct A{};
struct B{};

void f(A);

static_assert(fable<A>);
static_assert(!fable<B>);

const char* kind(auto x) { return "non-fable"; }
// функция с ограничением имеет приоритет
const char* kind(fable auto x) { return "fable"; }

template<class T> void test() {
  T x;
  std::cout << kind(x) << std::endl;
}

int main() {
  test<A>();  // fable
  test<B>();  // non-fable
}

Пока что всё было хорошо... Но вдруг что-то сломалось и пошло не так.

struct C{};

... /* здесь какой-то код */

f(C);
static_assert(fable<C>);  // ошибка! fable<C> == false.

Сломав голову, что же там неправильно, напишем второй - точно такой же - концепт!

template<class T> concept fable2 = requires(const T& x) { f(x); };

// и сделаем проверку рядом с тем злосчастным ассертом
static_assert(fable2<C>);
static_assert(!fable<C>);  // мы уже знаем, что он false :(

Даже напихаем отладочного вывода в test()

template<class T> void test() {
  T x;
  bool a = fable<T>;
  bool b = fable2<T>;
  std::cout << std::boolalpha
    << kind(x) << " "
    << a << " " << b << " " << (a == b ? "ok" : "wtf")
    << std::endl;
}

int main() {
  test<A>();  // true true ok
  test<B>();  // false false ok
  test<C>();  // false true wtf
}

Итак, загадка. Ниже приведён почти полный код (можете поиграть с ним на godbolt).
Wish you happy debug!

#include <iostream>
#include <iomanip>

template<class T> concept fable = requires(const T& x) { f(x); };
template<class T> concept fable2 = requires(const T& x) { f(x); };

template<class T> void test() {
  T x;
  bool a = fable<T>;
  bool b = fable2<T>;
  std::cout << std::boolalpha
    << kind(x) << " "
    << a << " " << b << " " << (a == b ? "ok" : "wtf")
    << std::endl;
}

struct A{};
struct B{};
struct C{};

void f(A);

.....

void f(C);

int main() {
  test<A>();  // true true ok
  test<B>();  // false false ok
  test<C>();  // false true wtf

  static_assert( fable<A> &&  fable2<A>);
  static_assert(!fable<B> && !fable2<B>);
  static_assert(!fable<C> &&  fable2<C>);
}

Что же такое - весьма невинное, на первый взгляд, - притаилось на месте многоточия?
Клянусь, что это ничего похожего на традиционное заподло!

#define true false  // wish you happy debug

Попробуйте сами придумать минимальный код, прежде чем читать отгадку дальше.

static_assert(!fable<C>);

В ходе обсуждения на RSDN подсветили смежную проблему. Расскажу о ней тоже в виде страшной сказки-подсказки. Ладно, уже без спойлера, - вы ведь успели поломать голову самостоятельно (или уже посмотрели отгадку)?

Для начала, - чтобы не копипастить концепт, сделаем его параметризуемым. И будем проверять его значения в разных точках кода (опять же, можете проверить на godbolt):

template<class T, int I> concept boo = requires(T x) { f(x); };

struct D{};

// ещё нет функции f(D)
static_assert(!boo<D, 1>);

void f(auto) {}
// а теперь она есть!
static_assert( boo<D, 2>);

void f(D) = delete;
// а теперь её снова нет!
static_assert(!boo<D, 3>);

int main() {}

Стандарт говорит про концепты:

If, at different points in the program, the satisfaction result is different for identical atomic constraints and template arguments, the program is ill-formed, no diagnostic required.

Очевидно, что в коде выше - одинаковые атомарные ограничения дали разный результат. И вот clang (trunk на момент написания статьи 19.1.0) воспользовался тем, что "no diagnostic required" и скомпилировал как смог.

А gcc - воспользовался тем, что "диагностика не требуется" не значит, что она запрещена. И показал 2 ошибки. Но в первом случае он был прав, а во втором - ошибся! Стоит удалить первый ассерт, и он тоже перестанет выдавать диагностику.

И вот это уже - БУУ!