是否保证 std::views::keys 可以与任何对/元组类型一起正常工作？

Question

代码粘贴在这里 & https://www.godbolt.org/z/qszqYsT4o

我正在尝试提供与 c++20 视图兼容的boost::adaptors::indexed功能。 我的主要用例是std::vector ，但我肯定更喜欢通用解决方案。 我震惊地发现std::views::keys没有按预期正确提取第一个元素。

对于 GCC 10.3，rng1 的rng1是垃圾，而rng2符合预期。 GCC 10.4+ 工作正常。 最新版clang无法编译代码。

问题：

1. std::views::keys是否保证支持任何对/元组类型，还是我的代码是 UB？
2. 鉴于 clang 14.0.0 无法编译，我的代码是否合法 C++？
3. 有没有更好的方法在 c++20 中实现这个功能？ 我看了一会儿std::span ，但似乎无法让它自然地工作。 注意：如果 std::views::iota 可用，我会很乐意将std::views::zip与std::views::iota一起使用。

#include <vector>
#include <ranges>
#include <iostream>

template <typename T>
using IndexValuePair = std::pair<std::size_t, std::reference_wrapper<T>>;

template <typename T, typename Allocator>
auto make_indexed_view(std::vector<T, Allocator>& vec)
{
    auto fn = [&vec](T& val) {
        return IndexValuePair<T>{static_cast<std::size_t>(&val - vec.data()), val};
    };
    return std::views::all(vec) | std::views::transform(fn);
}

template <typename T, typename Allocator>
auto make_indexed_view(const std::vector<T, Allocator>& vec)
{
    auto fn = [&vec](const T& val) {
        return IndexValuePair<const T>{static_cast<std::size_t>(&val - vec.data()), val};
    };
    return std::views::all(vec) | std::views::transform(fn);
}

struct GetFirstSafely {
    template <typename T1, typename T2>
    const T1& operator()(const std::pair<T1, T2>& p) const { return std::get<0>(p); }

    template <typename T1, typename T2>
    T1 operator()(std::pair<T1, T2>&& p) const { return std::get<0>(std::move(p)); }
};

auto get_first = [](auto&& p) -> decltype(auto) { return GetFirstSafely{}(std::forward<decltype(p)>(p)); };

int main()
{
    const std::vector<int> v{10, 20, 30};
    auto fn = [](const auto& val) { return val.second >= 20; };
    auto rng1 = make_indexed_view(v) | std::views::filter(fn) | std::views::keys;
    auto rng2 = make_indexed_view(v) | std::views::filter(fn) | std::views::transform(get_first);
    for (auto&& elem : rng1)
        std::cout << elem << '\n';
    for (auto&& elem : rng2)
        std::cout << elem << '\n';
    return 0;
}

Answer 1

std::views::keys是否保证支持任何对/元组类型，还是我的代码是 UB？

views::keys保证可以在 C++20 中使用pair / tuple ，并且由于P2165保证可以在 C++23 中使用tuple-like对象。

鉴于 clang 14.0.0 无法编译，我的代码是否合法 C++？

您的代码格式正确。

但是，没有必要使用reference_wrapper ，一个简单的pair<size_t, T&>就足够了，也没有必要使用std::views::all(vec) , vec | views::transform(fn) vec | views::transform(fn)将自动将vec转换为view 。

有没有更好的方法在 c++20 中实现这个功能？

在 C++20 中，恐怕不是。 在 C++23 中，您可以编写views::iota和views::zip来执行此操作，例如

const std::vector<int> v{10, 20, 30};
for (const auto& [index, value] : views::zip(views::iota(0uz, v.size()), v))
  std::cout << index << " " << value << "\n";

在 C++26 中，您可以使用views::enumerate （如果采用）

const std::vector<int> v{10, 20, 30};
for (const auto & e : views::enumerate(v))
  std::cout << e.index << " " << e.value << "\n";

Answer 2

这是LWG 3502 。 由于该特定问题，您的代码在 gcc 10.3 上失败，但它已得到解决，您的代码在 gcc 10.4（或 11.1 等）上运行良好。

问题中的示例应该看起来很熟悉：

std::vector<int> vec = {42};
auto r = vec | std::views::transform([](auto c) { return std::make_tuple(c, c); })
             | std::views::keys;

它失败了，因为elements_view的operator*被指定为：

constexpr decltype(auto) operator*() const { return get<N>(*current_); }

当第N个元素是纯右值时（就像在那个例子和你的例子中一样），这是一个立即悬空的右值引用。 该问题的解决方案确保operator*在这些情况下返回一个纯右值，因此一切正常。

---

请注意，没有理由写：

return std::views::all(vec) | std::views::transform(fn);

范围适配器已经为您做到了。 你可以写：

return vec | std::views::transform(fn);

Answer 3

可以将std::span用于make_indexed_view以使其更通用。 当然，修改底层序列的结构（例如调用std::vector::push_back ）是未定义的行为。

template <typename T, std::size_t Extent>
auto make_indexed_view(const std::span<T, Extent>& span)
{
    auto fn = [span](T& val) {
        return IndexValuePair<T>{static_cast<std::size_t>(&val - span.data()), val};
    };
    return span | std::views::transform(fn);    
}

int main()
{
    constexpr int data[] = {10, 20, 30};
    auto fn = [](const auto& elem) { return elem.second >= 20; };
    auto rng = make_indexed_view(std::span{data}) | std::views::filter(fn) | std::views::transform(get_first);
    for (auto&& elem : rng) {
        std::cout << elem << '\n';
    }
    return 0;
}