C++20 std::common_reference 的目的是什么？

Question

C++20 引入了std::common_reference。它的目的是什么？有人可以举个例子吗？

Answer 1

common_reference 是我努力提出一个可容纳代理迭代器的 STL 迭代器概念化的结果。

在 STL 中，迭代器有两种特别感兴趣的关联类型：reference 和 value_type。前者是迭代器的operator*的返回类型，value_type是序列元素的（非常量，非引用）类型。

通用算法通常需要做这样的事情：

value_type tmp = *it;

...所以我们知道这两种类型之间一定存在某种关系。对于非代理迭代器，关系很简单：reference 始终为 value_type，可选 const 和引用限定。 Early attempts at defining the InputIterator concept 要求表达式 *it 可以转换为 const value_type &，对于大多数有趣的迭代器来说，这就足够了。

我希望 C++20 中的迭代器比这更强大。例如，考虑zip_iterator 的需求，它以锁步方式迭代两个序列。当您取消引用 zip_iterator 时，您会得到两个迭代器的 reference 类型的临时 pair。因此，zip'ing 一个 vector<int> 和一个 vector<double> 将具有这些关联类型：

zip迭代器的reference：pair<int &, double &>
zip迭代器的value_type：pair<int, double>

如您所见，这两种类型之间并没有相互关联，只需添加顶级 cv- 和 ref 限定。然而让这两种类型任意不同感觉是错误的。显然这里有 some 关系。但是，这两种类型的关系是什么？在迭代器上运行的通用算法可以安全地假设这两种类型吗？

C++20 中的答案是，对于任何 有效的迭代器类型，无论是否代理，reference && 和value_type & 类型共享一个公共引用。换句话说，对于某些迭代器 it，有一些类型 CR 使得以下格式正确：

void foo(CR) // CR is the common reference for iterator I
{}

void algo( I it, iter_value_t<I> val )
{
  foo(val); // OK, lvalue to value_type convertible to CR
  foo(*it); // OK, reference convertible to CR
}

CR 是通用引用。所有算法都可以依赖这种类型存在这一事实，并且可以使用std::common_reference 来计算它。

所以，这就是common_reference 在 C++20 的 STL 中所扮演的角色。通常，除非您正在编写通用算法或代理迭代器，否则您可以放心地忽略它。它在幕后确保您的迭代器履行其合同义务。

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编辑：OP 还要求举个例子。这有点做作，但想象一下它是 C++20，给你一个随机访问范围 r，类型为 R，你对此一无所知，而你想要 sort 这个范围。

进一步想象，出于某种原因，您想使用单态比较函数，例如std::less<T>。 （也许您已经对范围进行了类型擦除，并且还需要对比较函数进行类型擦除并将其传递给virtual？再一次，延伸。）std::less<T> 中的T 应该是什么？为此，您将使用common_reference，或根据它实现的助手iter_common_reference_t。

using CR = std::iter_common_reference_t<std::ranges::iterator_t<R>>;
std::ranges::sort(r, std::less<CR>{});

即使r 范围有代理迭代器，也可以保证工作。