区分rvalue视图和rvalue容器

Question

我正在编写一些基于容器或可迭代对象的算法。基本上，我操作支持for( : )风格迭代的对象（我很少直接使用for( : )，而是遵循查找begin和end迭代器的方式）。

在std库中，大多数可迭代对象都是容器。它们拥有自己的数据，并且让您查看它们。

当算法通过右值引用接受容器时，这意味着容器的内容也可以被取走。例如，如果我编写了一个名为concatinate的函数，它接受两个vector并返回第三个，如果两个vector都被move了，我们将想要重用第一个vector，然后使用move_iterator从第二个vector中取出数据以提高效率。

然而，随着C++1y的string_view和类似概念的类型，我们有了不是容器而是指向容器的视图的可迭代对象。从语义上讲，我认为视图的行为类似于指针，因此它们的“按值”复制是视图进入容器的复制，而不是它们所引用的数据。如果我通过右值引用获取string_view风格的视图，则并不意味着它拥有内容：移动内容是不合理的，就像移动指针的内容一样，并不仅仅因为指针本身是一个右值。

同时，容器遵循值语义，因为它们是右值，移动它们的内容是有效的。

对于string_view，这不是一个问题，但我编写了更通用的view类，例如contiguous_range_view，它允许您在vector或array或arr[]的子集上执行操作，就好像它是一个非可变大小的缓冲区。

这些视图并不总是将其内容视为const，但它们不拥有其内容。因此，视图是右值并不意味着它们的内容是右值！

我的算法（例如concatinate）在这里遇到了问题。视图与容器几乎无法区分，而右值容器可以被移动，而右值视图则不能。返回视图的函数是一个很好的模式，因为视图在语义上是指针类型。

我正在寻找一种简洁明了的方法来区分容器和视图。是否有计划通过某些属性或标签区分C++1y中的string_view，以便我可以模拟或挂钩？如果没有，是否有一个好的模式？

如果我成功阻止视图被意外移动，有时仍需要移动它们，因此我需要一种标记视图为可移动的方法，而不是作为右值引用。我怀疑一个 make_move_range 函数可以解决这个问题（它将接受一个可迭代范围，并对 begin 和 end 应用 std::make_move_iterator）。

- Yakk - Adam Nevraumont

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你如何将内容添加到视图中？ - R. Martinho Fernandes

正如你所说，假设一个类rvalue具有返回迭代器的成员函数，那么这些迭代器将引用可移动的变量是一种错误的假设。为了实现这种跳跃，必须断言所有权关系。 - Andrew Tomazos

@R.MartinhoFernandes 我认为Yakk真正的意思是“连接”，而不是“追加”。 - Casey

@Casey 是的，澄清了语言。 - Yakk - Adam Nevraumont

Answer 1

选项1：我认为“容器”和“视图”概念最显著的区别在于容器具有插入和删除操作，而视图没有。我会尝试利用这一事实编写一个类型特征来检测“容器”的性质。具体而言，我认为所有标准容器都有一个“void erase(iterator)”成员。

选项2：容器管理内存，视图不管理。所有标准容器都有一个“typedef allocator_type”的成员。

值得注意的是，这些观察结果对于“std::array”或内置数组都不适用。

- Casey

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一个特性类 is_owning_container，它寻找 allocator_type 并在 std::array<T,N> 和 T[N] 上进行专门化，似乎工作得相当不错。更高级的版本将确保 allocator_type 至少看起来像一个分配器，并使用 void erase(iterator) 进行双重检查，或者只是对每个 std 容器进行专门化并完成它... - Yakk - Adam Nevraumont

Answer 2

如果目标是区分std::string和std::string_view，我会使用类似以下的代码：

template <
class String = std::string, 
class = typename std::enable_if<!std::is_void<decltype(std::declval<String>().substr(0))>::value>::type // Check if the type has the substr member
>
constexpr bool is_view(const String& str = String())
{
    return std::is_nothrow_constructible<String, std::string>::value;
}

作为容器，应该管理内存，因此它们的构造函数不是nothrow，而容器视图似乎具有nothrow构造函数。

编辑： 感谢Casey的答案，我认为这种检测类型是否为视图或容器的元函数（假设视图不是平凡对象而数组是）会起作用。

template <class Type>
constexpr bool is_view()
{
    return (!std::is_trivial<Type>::value) 
        && (!std::is_constructible<Type, 
             std::allocator<typename Type::value_type>>::value);
}

- Vincent

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如果Type是std:vector<int, MyAllocator<int>>，它无法从std::allocator<int>构造。我认为您正在过度复杂化应该是一个简单的SFINAE测试，即Type是否具有嵌套类型allocator_type。 - Casey

Answer 3

或许这个通用的模式会有所帮助：

struct Container
{
    CopyIterator begin() &;
    CopyIterator end() &;
    MoveIterator begin() &&;
    MoveIterator end() &&;
};

struct View
{
    CopyIterator begin();
    CopyIterator end();
};

- Andrew Tomazos

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这需要更改标准容器，这超出了我的范围。 :) - Yakk - Adam Nevraumont

@Yakk：你可以添加一个类型特征来识别一个类是容器还是视图，然后只在适当的情况下转移移动语义——实际上就像一个包装器一样实现上述操作。 - Andrew Tomazos