对 reverse_iterator 的 C++20 更改是什么破坏了这段代码？

Question

以下代码在 C++11、C++14 和 C++17 中编译，但在 C++20 中不编译。对标准的哪些更改破坏了此代码？

#include <vector>
#include <utility>

template<typename T>
struct bar
{
    typename T::reverse_iterator x;
};

struct foo
{
    bar<std::vector<std::pair<foo, foo>*>> x;
};

int main()
{
    foo f;
}

错误比较长，但可以总结为：

模板参数必须是一个完整的类

Answer 1

这始终是未定义的。 [res.on.functions]/2.5 说：

特别是在以下情况下效果是不确定的：

• [...]
• 如果在实例化模板组件或评估概念时将不完整类型 ([basic.types]) 用作模板参数，除非该组件特别允许。

std::pair 不（也不能）支持不完整的类型。你只是依靠实例化的顺序来解决这个问题。库中的某些更改略微更改了评估顺序，从而导致错误。但是未定义的行为是未定义的——它之前碰巧起作用，而现在碰巧不起作用。

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至于为什么它特别是 C++20 导致此失败。在 C++20 中，迭代器更改为具有这个新的 iterator_concept 想法。为了实例化它，reverse_iterator 需要确定这个概念应该是什么。这看起来像this：

#if __cplusplus > 201703L && __cpp_lib_concepts
      using iterator_concept
    = conditional_t<random_access_iterator<_Iterator>,
            random_access_iterator_tag,
            bidirectional_iterator_tag>;
      using iterator_category
    = __detail::__clamp_iter_cat<typename __traits_type::iterator_category,
                     random_access_iterator_tag>;
#endif

现在，在检查random_access_iterator的过程中，迭代器概念层次的根奇妙地命名为input_or_output_iterator，在[iterator.concept.iterator]中指定：

template<class I>
  concept input_or_output_iterator =
    requires(I i) {
      { *i } -> can-reference;
    } &&
    weakly_incrementable<I>;

所以，我们必须对我们的迭代器类型执行*i。在这种情况下，那是__gnu_cxx::__normal_iterator<std::pair<foo, foo>**, std::vector<std::pair<foo, foo>*> > 。现在，*i 触发 ADL - 因为它当然会触发。而且 ADL 需要实例化所有关联类型 - 因为这些关联类型可能已经注入了可能成为候选对象的朋友！

这反过来又需要实例化pair<foo, foo> - 因为，我们必须检查。然后在这种特定情况下最终失败，因为实例化一个类型需要实例化该类型的所有特殊成员函数，而 libstdc++ 为std::pair 实现条件赋值的方式是使用Eric Fisellier's trick：

      _GLIBCXX20_CONSTEXPR pair&
      operator=(typename conditional<
        __and_<is_copy_assignable<_T1>,
               is_copy_assignable<_T2>>::value,
        const pair&, const __nonesuch&>::type __p)
      {
    first = __p.first;
    second = __p.second;
    return *this;
      }

而is_copy_assignable 需要完整的类型，而我们没有。

但实际上即使pair 在这种情况下使用概念来检查，这仍然会涉及实例化相同的类型特征，因此我们最终会处于相同的位置。

故事的寓意是，未定义的行为是未定义的。