箭头运算符 (operator->) 取消引用时返回类型 (operator*) 按值返回答案

【问题标题】：arrow operator (operator->) return type when dereference (operator*) returns by value箭头运算符 (operator->) 取消引用时返回类型 (operator*) 按值返回
【发布时间】：2019-03-22 05:01:05
【问题描述】：

我正在编写一个 InputIterator，它实现了 operator* 和 operator->。

我的 operator* 返回一对（向量）元素的引用。因此，Operator* 按值返回。

根据cppreference：

运算符 -> 的重载必须要么返回一个原始指针，要么返回一个对象（按引用或按值），而运算符 -> 又对其进行了重载。

那我要返回什么？

我无法返回原始指针；这对必须以某种方式物理返回。那么可能一些带有 operator-> 定义的包装器？是否存在于标准库中，或者一般是怎么做的？

【问题讨论】：

我想我可以返回一个包装器，它将值作为数据成员保存，并定义一个 operator-> 来返回指向其数据成员的指针。但它是否存在于 std 库中？
使用std::pair左右
但是迭代器类或结构应该已经是一个“包装器”，它引用了你的“容器”中的一个元素。迭代器最简单的解决方案是包含当前位置，从中您可以获得被引用的“值”（“对象”）。然后很容易返回一个指向被引用元素的指针。
作为一个粗略的规则，如果一个类'operator*()（取消引用）返回一个值而不是一个引用，那么质疑它是否应该有一个operator->() 是合适的。习惯上，object->a 和 (*object).a 通常是对同一实体的引用（或值），如果 operator*() 按值返回，则实现这一点相当复杂，有时甚至是不可能的。
@Someprogrammerdude 这不是我的情况，但是如果您在向量中有更多迭代器，例如并按顺序处理它们，存储值类型的迭代器将占用过多空间，而不是迭代器在取消引用时返回包装器/代理/->。

标签： c++ iterator

【解决方案1】：

template<class T>
struct fake_ptr_with_value {
  T t;
  T* operator->() { return std::addressof(t); }
};

返回fake_ptr_with_value<decltype(**this)>。

std 没有公开此类帮助器类型。

请注意，由于各种迭代器类要求的规范存在缺陷，这仅适用于InputIterators。根据标准，前向迭代器（以及所有更强大的迭代器，如随机访问迭代器）要求 operator* 返回对真实且稳定的对象的引用。

缺陷在于标准 (a) 在某些情况下需要引用，而伪引用会这样做，(b) 混合了“迭代”和“取消引用”语义。

Rangesv3 具有更解耦的迭代器类别系统，可以解决部分（如果不是全部）这些缺陷。

由于这个问题是关于输入迭代器的，所以这个解决方案就足够了；如果有人想在其他地方使用这种技术，我只是把这个警告包括在内。您的代码可以编译并且似乎可以工作，但是当您将迭代器传递给任何 std 函数时，您几乎肯定会违反 C++ 标准的要求，这意味着您的程序格式错误，不需要诊断。

【讨论】：

当有人这样做 auto const& foo = it->foo; 他们有一个悬空的参考？
@ayxan 是的，他们在那里做了一个悬空的参考。这是输入迭代器的限制之一；您不能保证 * 或 -> 对象长期存在。
有趣的是auto const& ref = *it 没问题，但auto const& foo = it->foo 悬空。我明白原因，但它有点欺骗。
@Ayxan 等你玩(*it).foo。
使用decltype(std::addressof(t)) operator->()不是更好吗？

【解决方案2】：

由于-> will continue "drilling down" until it hits a pointer return type，您的代码可以为嵌入其中的对返回“代理”：

template<class T1, class T2>
class pair_proxy {
    std::pair<T1,T2> p;
public:
    pair_proxy(const std::pair<T1,T2>& p) : p(p) {}
    std::pair<T1,T2>* operator->() { return &p; }
};

注意：我强烈考虑在您的迭代器中嵌入std::pair，并从您的operator ->() 实现中返回一个指向它的指针。

【讨论】：

嵌入是必要成为ForwardIterator。（这有点不幸，因为对于许多类型，即使使用按值operator* 也可以有效地编写多遍算法。）