std::begin 和 R 值答案

【问题标题】：std::begin and R-valuesstd::begin 和 R 值
【发布时间】：2015-01-13 14:42:48
【问题描述】：

最近我试图修复一个非常困难的 const 正确性编译器错误。它最初表现为 Boost.Python 深处的多段模板呕吐错误。

但这无关紧要：这一切都归结为以下事实：C++11 std::begin 和 std::end 迭代器函数没有重载以获取 R 值。

std::begin 的定义是：

template< class C >
auto begin( C& c ) -> decltype(c.begin());

template< class C >
auto begin( const C& c ) -> decltype(c.begin());

因此，由于没有 R-value/Universal Reference 重载，如果您将 R-value 传递给它，您将得到一个 const 迭代器。

那我为什么要关心？好吧，如果你曾经有过某种“范围”容器类型，例如“视图”、“代理”或“切片”，或者某种呈现另一个容器的子迭代器范围的容器类型，通常很方便使用 R 值语义并从临时切片/范围对象中获取非常量迭代器。但是使用std::begin，你就不走运了，因为std::begin 总是会返回一个用于R 值的常量迭代器。这是 C++03 程序员在 C++11 为我们提供 R 值之前经常感到沮丧的一个老问题 - 即临时变量总是绑定为 const 的问题。

那么，为什么std::begin 不被定义为：

template <class C>
auto begin(C&& c) -> decltype(c.begin());

这样，如果c 是常量，我们会得到C::const_iterator，否则会得到C::iterator。

起初，我以为是为了安全。如果你向std::begin 传递了一个临时值，像这样：

auto it = std::begin(std::string("temporary string")); // never do this

...你会得到一个无效的迭代器。但后来我意识到这个问题在当前的实现中仍然存在。上面的代码只会返回一个无效的 const-iterator，它可能会在取消引用时出现段错误。

那么，为什么std::begin没有定义为采用 R 值（或更准确地说，Universal Reference）？为什么有两个重载（一个用于const，一个用于non-const）？

【问题讨论】：

你忘记了std::forward<C>(c)。
不确定为什么在这种情况下这很重要 - 在这种情况下，重要的是 c 是否为 const，C&& 降级后不会影响的问题C&
容器可能会使用 ref 限定符重载 begin，从而使返回的迭代器类型取决于对象参数的值类别。但是，是的，出于演示目的无关紧要。
@Columbo，没错 - 好点。
显然它们不再被称为通用引用，而是forwarding references。

标签： c++ c++11 iterator

【解决方案1】：

上面的代码只会返回一个无效的常量迭代器

不完全是。迭代器将一直有效，直到迭代器引用的临时对象在词法上创建的完整表达式结束。所以像

std::copy_n( std::begin(std::string("Hallo")), 2,
             std::ostreambuf_iterator<char>(std::cout) );

仍然是有效的代码。当然，在您的示例中，it 在语句末尾无效。

修改临时值或 xvalue 有什么意义？这可能是范围访问器的设计者在提出声明时考虑的问题之一。他们没有考虑.begin() 和.end() 返回的迭代器在其生命周期后仍然有效的“代理”范围；也许正是因为在模板代码中，它们无法与正常范围区分开来——我们当然不想修改临时的非代理范围，因为那是没有意义的并且可能会导致混淆。

但是，您首先不需要使用std::begin，而是可以使用 using-declaration 来声明它们：

using std::begin;
using std::end;

并使用 ADL。这样，您就可以为 Boost.Python (o.s.) 使用的类型声明命名空间范围 begin 和 end 重载，并规避 std::begin 的限制。例如

iterator begin(boost_slice&& s) { return s.begin(); }
iterator end  (boost_slice&& s) { return s.end()  ; }

// […]

begin(some_slice) // Calls the global overload, returns non-const iterator

为什么有两个重载（一个用于 const，一个用于非 const）？

因为我们仍然希望支持右值对象（它们不能被T& 形式的函数参数获取）。

【讨论】：