为什么范围解析不超出课程范围？

Question

我正在尝试为使用std::reverse_iterator 的双向迭代器的容器编写通用反向包装器。

但是，当编译器查找 begin(...) 或 end(...) 时，它会说找不到对 reverse_wrapper<CONTAINER>::begin(container) 的匹配函数调用，因为候选者需要 0 个参数，但提供了 1 个参数。

我猜这是因为std::begin(myArray&) 和std::end(myArray&) 不存在。强制它们进入 std 命名空间不起作用（无论如何也不可取）。我还尝试从 reverse_wrapper 中删除 std:: 前缀，但这没有用，并且还会破坏工作中的 std 容器实现。

这似乎是范围解析问题，但我似乎无法解决。我做错了什么？

代码：

#include <iterator>
#include <iostream>
#include <vector>

#define Fn1 0 // std container WORKS
#define Fn2 1 // non-std container DOESN'T WORK

template <typename Container>
struct reverse_wrapper
{
    Container& container;

    auto begin()
        -> std::reverse_iterator< decltype(std::end(container)) >
    {
        return std::reverse_iterator< decltype(std::end(container)) >(std::end(container));
    }

    auto end()
        -> std::reverse_iterator< decltype(std::begin(container)) >
    {
        return std::reverse_iterator< decltype(std::begin(container)) >(std::begin(container));
    }
};

template <typename Container>
auto reverse(Container&& container)
-> reverse_wrapper<Container>
{
    return{ container };
}

struct myArray
{
    int elements[5] = {1,2,3,4,5};
};

int* begin(myArray& array) { return &array.elements[0]; }
int*   end(myArray& array) { return &array.elements[5]; }

#if Fn1
void fn1()
{
    std::vector<int> x = { 1,2,3,4,5 };
    for (auto& ix : reverse(x))
    {
        std::cout << ix << std::endl;
    }
    std::cout << "-----" << std::endl;
    for (auto& ix : x)
    {
        std::cout << ix << std::endl;
    }
}
#endif

#if Fn2
void fn2()
{
    myArray x;
    for (auto& ix : reverse(x))
    {
        std::cout << ix << std::endl;
    }
    std::cout << "-----" << std::endl;
    for (auto& ix : x)
    {
        std::cout << ix << std::endl;
    }
}
#endif

int main()
{
#if Fn1
    fn1();
#endif
#if Fn2
    fn2();
#endif
}

错误：

在“struct reverse_wrapper”的实例化中： 61:30：从这里需要 14:56：错误：没有匹配函数调用“end(myArray&)” 14:56：注：候选人为： 在 /usr/include/c++/4.9/string:51:0 包含的文件中， 来自 /usr/include/c++/4.9/bits/locale_classes.h:40， 来自 /usr/include/c++/4.9/bits/ios_base.h:41， 来自/usr/include/c++/4.9/ios:42， 来自/usr/include/c++/4.9/ostream:38， 来自 /usr/include/c++/4.9/iterator:64， 从1： /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:68:5: 注意：模板 decltype (__cont.end()) std::end(_Container&) end(_Container& __cont) -> decltype(__cont.end()) ^ /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:68:5: 注意：模板参数推导/替换失败： /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h：代替'template decltype (__cont.end()) std::end(_Container&) [with _Container = myArray]'： 14:56：'struct reverse_wrapper' 需要 61:30：从这里需要 /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:68:5: 错误：“struct myArray”没有名为“end”的成员 在“struct reverse_wrapper”的实例化中： 61:30：从这里需要 /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:78:5: 注意：模板 decltype (__cont.end()) std::end(const _Container&) end(const _Container& __cont) -> decltype(__cont.end()) ^ /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:78:5：注意：模板参数推导/替换失败： /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h：代替'template decltype (__cont.end()) std::end(const _Container&) [with _Container = myArray]'： 14:56：'struct reverse_wrapper' 需要 61:30：从这里需要 /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:78:5：错误：“const struct myArray”没有名为“end”的成员 在“struct reverse_wrapper”的实例化中： 61:30：从这里需要 /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:97:5: 注意：模板 _Tp* std::end(_Tp (&)[_Nm]) 结束(_Tp (&__arr)[_Nm]) ^ /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:97:5：注意：模板参数推导/替换失败： 14:56：注意：不匹配的类型 '_Tp [_Nm]' 和 'myArray' 在 /usr/include/c++/4.9/bits/basic_string.h:42:0 包含的文件中， 来自 /usr/include/c++/4.9/string:52， 来自 /usr/include/c++/4.9/bits/locale_classes.h:40， 来自 /usr/include/c++/4.9/bits/ios_base.h:41， 来自/usr/include/c++/4.9/ios:42， 来自/usr/include/c++/4.9/ostream:38， 来自 /usr/include/c++/4.9/iterator:64， 从1： /usr/include/c++/4.9/initializer_list:99:5: 注意：模板 constexpr const _Tp* std::end(std::initializer_list) end(initializer_list __ils) noexcept ^ /usr/include/c++/4.9/initializer_list:99:5：注意：模板参数推导/替换失败： 14:56：注意：“myArray”不是从“std::initializer_list”派生的 20:58：错误：没有匹配函数调用“begin(myArray&)” 20:58：注：候选人是： 在 /usr/include/c++/4.9/string:51:0 包含的文件中， 来自 /usr/include/c++/4.9/bits/locale_classes.h:40， 来自 /usr/include/c++/4.9/bits/ios_base.h:41， 来自/usr/include/c++/4.9/ios:42， 来自/usr/include/c++/4.9/ostream:38， 来自 /usr/include/c++/4.9/iterator:64， 从1： /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:48:5: 注意：模板 decltype (__cont.begin()) std::begin(_Container&) 开始(_Container& __cont) -> decltype(__cont.begin()) ^ /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:48:5：注意：模板参数推导/替换失败： /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h：代替'template decltype (__cont.begin()) std::begin(_Container&) [with _Container = myArray]'： 20:58：从“struct reverse_wrapper”中需要 61:30：从这里需要 /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:48:5: 错误：“struct myArray”没有名为“begin”的成员 在“struct reverse_wrapper”的实例化中： 61:30：从这里需要 /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:58:5: 注意：模板 decltype (__cont.begin()) std::begin(const _Container&) 开始(const _Container& __cont) -> decltype(__cont.begin()) ^ /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:58:5：注意：模板参数推导/替换失败： /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h：代替'template decltype (__cont.begin()) std::begin(const _Container&) [with _Container = myArray]'： 20:58：从“struct reverse_wrapper”中需要 61:30：从这里需要 /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:58:5：错误：“const struct myArray”没有名为“begin”的成员 在“struct reverse_wrapper”的实例化中： 61:30：从这里需要 /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:87:5: 注意：模板 _Tp* std::begin(_Tp (&)[_Nm]) 开始(_Tp (&__arr)[_Nm]) ^ /usr/include/c++/4.9/bits/range_access.h:87:5：注意：模板参数推导/替换失败： 20:58：注意：不匹配的类型 '_Tp [_Nm]' 和 'myArray' 在 /usr/include/c++/4.9/bits/basic_string.h:42:0 包含的文件中， 来自 /usr/include/c++/4.9/string:52， 来自 /usr/include/c++/4.9/bits/locale_classes.h:40， 来自 /usr/include/c++/4.9/bits/ios_base.h:41， 来自/usr/include/c++/4.9/ios:42， 来自/usr/include/c++/4.9/ostream:38， 来自 /usr/include/c++/4.9/iterator:64， 从1： /usr/include/c++/4.9/initializer_list:89:5: 注意：模板 constexpr const _Tp* std::begin(std::initializer_list) begin(initializer_list __ils) noexcept ^ /usr/include/c++/4.9/initializer_list:89:5：注意：模板参数推导/替换失败： 20:58：注意：“myArray”不是从“std::initializer_list”派生的 在函数 'void fn2()' 中： 61:30：错误：从“reverse_wrapper”类型的表达式中对“myArray&”类型的引用进行无效初始化 38:6：注意：传递 'int* begin(myArray&)' 的参数 1 61:30：错误：从“reverse_wrapper”类型的表达式中对“myArray&”类型的引用进行无效初始化 39:8：注意：传递 'int* end(myArray&)' 的参数 1

Demo

Answer 1

针对cmets，让我为缺少自动推导的返回类型写一些解决方法。

总而言之，问题在于您使用的是对 begin 和 end 的命名空间限定调用，而实际上您只是最适合的调用，同时使用 std:: 实现作为备份。

由于我在 cmets 中提出的解决方案不起作用，你可以试试这个。

在包含reverse_wrapper的头部，可以添加这个方法

namespace detail {
    using std::begin;
    using std::end;
    template< typename Container >
    auto impl_begin( Container & c ) -> decltype( begin(c) ) {
         return begin(c);
    }
    // Same for end
}

template< typename Container >
class reverse_wrapper {
    Container& container;
public:
    auto end() -> decltype( detail::impl_begin(container) ) {
        return std::reverse_iterator<decltype( detail::impl_begin(container) )>( detail::impl_begin(container) );
    }
    // ... and the rest
};

Answer 2

我能想到三种可能的解决方案，其中一种已经在another answer 中描述过；考虑到您使用的是 VS 2013，我建议使用那个，但我想我会提供另外两个以供参考。

想到的第一个解决方案是，如果可能的话，将成员函数begin() 和end() 添加到myArray（以及它充当占位符的所有类型）；最简单的方法是将函数int* begin(myArray&) 和int* end(myArray&) 转换为成员函数。这允许std::begin() 和std::end() 返回适当的迭代器，这反过来又允许reverse_wrapper::begin() 和reverse_wrapper::end() 工作。

struct myArray
{
    int elements[5] = {1,2,3,4,5};

    int* begin() { return &elements[0]; }
    int*   end() { return &elements[5]; }
};

// int* begin(myArray& array) { return &array.elements[0]; }
// int*   end(myArray& array) { return &array.elements[5]; }

这是因为for any instance c of container class C, std::begin() will take C& c and return exactly c.begin()。同样，std::end() will take C& c and return exactly c.end()。

请注意，这需要将每个用户定义的容器类型修改为具有成员函数 begin() 和 end()（如果它还没有），这可能是一项耗时且可能容易出错的任务。如果从头开始制作容器，我会推荐这种方法，但如果使用将 begin() 和 end() 定义为独立函数的预先存在的容器，则不推荐。

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或者，正如 KaBoissonneault 在 cmets 中指出的那样，您可以使用 using-declarations using std::begin; 和 using std::end;，前提是您的编译器可以执行返回类型推导。

template <typename Container>
struct reverse_wrapper
{
    Container& container;

    auto begin()
//        -> std::reverse_iterator< decltype(std::end(container)) >
    {
        using std::end;
        return std::reverse_iterator< decltype(/*std::*/end(container)) >(/*std::*/end(container));
    }

    auto end()
//        -> std::reverse_iterator< decltype(std::begin(container)) >
    {
        using std::begin;
        return std::reverse_iterator< decltype(/*std::*/begin(container)) >(/*std::*/begin(container));
    }
};

这在不支持返回类型推导的编译器上是不可能的；在最大的 3 个编译器中，它需要 Clang 3.4 或更高版本、GCC 4.9 或更高版本或 Visual Studio 2015。如果使用这些之前的版本，则需要使用不同的解决方案。

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或者，正如KaBoissonneault's answer 解释的那样，您可以将实现细节隐藏在命名空间中，即使编译器不支持返回类型推导，您也可以享受使用声明的好处。这是最简单的解决方案，并且需要最少的更改。由于不需要任何 C++14 功能，它也是任何给定编译器最有可能支持的一种。