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？ 有人可以舉一個使用它的例子嗎？

Answer 1

common_reference來自我努力提出 STL 迭代器的概念化，以適應代理迭代器。

在 STL 中，迭代器有兩種特別感興趣的關聯類型： reference和value_type 。 前者是迭代器的operator*的返回類型，而value_type是序列元素的（非常量，非引用）類型。

通用算法通常需要做這樣的事情：

value_type tmp = *it;

...所以我們知道這兩種類型之間一定存在某種關系。 對於非代理迭代器，關系很簡單： reference始終是value_type ，可選 const 和引用限定。 定義InputIterator概念的早期嘗試要求表達式*it可轉換為const value_type & ，並且對於大多數有趣的迭代器來說就足夠了。

我希望 C++20 中的迭代器比這更強大。 例如，考慮一個zip_iterator的需求，它在鎖步中迭代兩個序列。 當您取消引用zip_iterator ，您將獲得兩個迭代器reference類型的臨時pair 。 因此， zip vector<int>和vector<double>將具有以下關聯類型：

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

如您所見，這兩種類型僅通過添加頂級 cv- 和 ref 限定而彼此不相關。 然而讓這兩種類型任意不同感覺是錯誤的。 顯然這里有一些關系。 但是關系是什么，在迭代器上運行的泛型算法可以安全地假設這兩種類型是什么？

C++20 中的答案是，對於任何有效的迭代器類型，代理與否，類型reference &&和value_type &共享一個公共引用。 換句話說，對於某些迭代器， it有某種類型的CR使以下格式良好：

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是通用參考。 所有算法都可以依賴於這種類型存在的事實，並且可以使用std::common_reference來計算它。

所以，這就是common_reference在 C++20 的 STL 中扮演的角色。 通常，除非您正在編寫通用算法或代理迭代器，否則您可以放心地忽略它。 它在幕后確保您的迭代器履行其合同義務。

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編輯：OP 還要求舉個例子。 這有點做作，但想象一下它是 C++20，並且您得到一個R類型的隨機訪問范圍r ，您對此一無所知，並且您想sort范圍進行sort 。

進一步想象一下，出於某種原因，您想要使用單態比較函數，例如std::less<T> 。 （也許你型擦除的范圍，你也需要鍵入擦除的比較功能，並使其通過一個virtual ？同樣，舒展。）應該什么T是std::less<T> 為此，您將使用common_reference或根據它實現的助手iter_common_reference_t 。

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

即使范圍r有代理迭代器，這也保證有效。

Answer 2

我還沒有在任何可以訪問的編譯器中看到它，但是它只是用於引用的std::common_type 。 它允許您編寫函數，例如使用公共基類作為返回類型，而與實例化期間的參數順序無關。 這是一個使用-std=c++2a的std::common_type與clang11和gcc9一起使用的示例：

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <typeinfo>

template <typename T1, typename T2>
inline typename std::common_type<T1, T2>::type& some_call(int n, T1& t1, T2& t2) {
    return n ? t1 : t2;
}

class A {
public:
    virtual ~A() {}
    virtual void say_hi() {
        std::cerr << "Hi from A!" << std::endl;
    }
};

class B : public A {
public:
    virtual void say_hi() {
        std::cerr << "Hi from B!" << std::endl;
    }
};

int main() {
    A a{}; B b{};
    some_call(0, a, b).say_hi();
    some_call(1, a, b).say_hi();
    some_call(0, b, a).say_hi();
    some_call(1, b, a).say_hi();
    return 0;
}

結果是模板總是A&推斷為返回類型，並將正確調用虛擬函數say_hi 。

但是，您可以看到，返回類型中的寂寞&被淹沒了，所以我確定主要動機是std::common_reference<T1, T2>::type提供的可讀性超過std::common_type<T1, T2>::type& 。