为什么从分配给变量的 istream_iterator 读取不起作用？

Question

我编写了以下程序，它从std::cin 中读取 3 个数字，并将它们输出到std::cout，并执行了两次：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <iterator>

int main()
{
    std::copy_n(std::istream_iterator<int>(std::cin), 
                3, 
                std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));
    
    std::copy_n(std::istream_iterator<int>(std::cin), 
                3, 
                std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));              
}

对于1 2 3 4 5 6 的输入，程序prints 是预期的1 2 3 4 5 6。

---

由于我发现代码有点冗长，我尝试将迭代器存储在变量中：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <iterator>

int main()
{
    auto ins = std::istream_iterator<int>(std::cin);
    auto outs = std::ostream_iterator<int>(std::cout, " ");
               
    std::copy_n(ins, 3, outs);
    std::copy_n(ins, 3, outs);
}

但是现在对于输入1 2 3 4 5 6，程序prints1 2 3 1 4 5。

我不明白输出。这是怎么回事，我做错了什么？

另外，请注意，只有在我使用 ins 时才重要。我是否使用outs 不影响输出。

Answer 1

每this reference:

std::istream_iterator 是一个单通道输入迭代器，它通过调用适当的运算符>>从构造它的 std::basic_istream 对象中读取类型 T 的连续对象。实际的读取操作是在迭代器递增时执行的，而不是在取消引用时执行的。构造迭代器时读取第一个对象。取消引用仅返回最近读取的对象的副本。

所以，当您第一次创建 ins 变量时，它会立即从 cin 读取 1 并缓存它。

如果你看copy_n()的声明，输入迭代器是按值传递的，这意味着它是复制的。

template< class InputIt, class Size, class OutputIt >
OutputIt copy_n( InputIt first, Size count, OutputIt result );

为了论证，我们假设正在使用copy_n() 的以下实现（检查您的编译器的实际实现）：

template< class InputIt, class Size, class OutputIt>
OutputIt copy_n(InputIt first, Size count, OutputIt result)
{
    if (count > 0) {
        *result++ = *first;
        for (Size i = 1; i < count; ++i) {
            *result++ = *++first;
        }
    }
    return result;
}

当您将ins 传递给copy_n() 时，缓存的1 将被复制到first 参数中。当copy_n() 取消引用first 时，它接收缓存的1 并输出到result。然后copy_n() 递增first，它从cin 读取2 并缓存它，然后取消引用first 以接收2 并输出它，然后递增first，它从@987654346 读取@987654345 和@缓存它，然后取消引用first 以接收3 并输出它，然后退出。

当您再次将ins 传递给copy_n() 时，原来缓存的1 仍在ins 中，并被复制到first 参数中。当copy_n() 取消引用first 时，它接收缓存的1 并输出到result。然后copy_n() 递增first，它从cin 读取4 并缓存它，然后取消引用first 以接收4 并输出它，然后递增first，它从@987654366 读取@987654365 和@缓存它，然后取消引用first 以接收5 并输出它，然后退出。

Answer 2

如果您查看Defect Report P0738R2，您会看到istream_iterator 的第一次读取应该由构造函数执行，因此它在auto ins = ... 行读取1。

copy_n 接受其参数按值，因此第一次调用不会将main()s ins 变量移过它已经读取的1，并且再次提供给第二次调用copy_n。

如果你想要简洁，你可以这样做：

auto mkins() = [] { return std::istream_iterator<int>(std::cin); }

std::copy_n(mkins(), 3, outs);
std::copy_n(mkins(), 3, outs);