为什么 output_iterator 的概念不需要 output_iterator_tag？

Question

C++20引入了标准库中不同类型迭代器的适当概念（输入、输出、前向、双向、随机访问等）。

尽管这些类型的原始命名要求根本未提及{{link1：std::iterator_traits的迭代器标签}}，但新的C++20概念明确要求它们。例如，参见input_iterator概念（{{link2：[iterator.concept.input]}}）：

template<class I>
  concept input_iterator =
    input_or_output_iterator<I> &&
    indirectly_readable<I> &&
    requires { typename ITER_CONCEPT(I); } &&
    derived_from<ITER_CONCEPT(I), input_iterator_tag>;

注意最后一行对迭代器标签的检查。所有迭代器概念都像这样检查相应的标记，比如除输出迭代器之外。在这方面，输出迭代器一直是特殊的自 Ranges TS 的早期以来：

与 C++ 标准中的输出迭代器要求不同， Ranges TS 中的 OutputIterator 不要求定义迭代器类别标记。

为什么要对输出迭代器进行这种特殊处理呢？

- ComicSansMS

Answer 1

在C++20中，迭代器类别通常基于语法自动检测。显式使用迭代器标签仅用于选择退出或选择进入：

- 一切比random_access_iterator_tag弱的都用于选择退出更强的迭代器类别（例如，输入迭代器在语法上与前向迭代器无法区分）; - contiguous_iterator_tag用于选择进入contiguous_iterator，因为连续性是相对罕见的属性，也无法通过语法检测。

输出迭代器不需要这种细粒度的控制 - 要么你可以写入它，要么不能，这是通过语法检测确定的。

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关于何时提供选择加入/退出的选项，Casey Carter解释如下：

• 向限制参数的库组件传递参数是隐含的声明，即该参数不满足约束条件（不符合语法要求），或者它符合语法和语义要求，因此通常不需要选择加入/退出。

• 只有当我们想要使库假定模型某个概念X的参数在满足Y时还满足X的某个细分Y时，才会提供选择加入/退出的功能。（我一直称之为“语义提升”，但这不是一个已经确立的术语。）选择加入还是退出取决于错误阳性预期频率。

“语义提升”通常在非输出迭代器参数上完成。输出迭代器没有任何可以提升的内容。

- T.C.

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我还不被 opt-out 的论点所说服。Forward、Bidirectional 和 RandomAccess 都有不同的语法要求，这使它们彼此区分开来：Bidirectional 没有 + 和 += 运算符，forward 没有 -- 运算符。如果它们可以通过语法区分，为什么我需要额外的机制呢？而且，即使在满足语法要求时有 opt-out 的理由，为什么现在这个理由不适用于输出迭代器呢？ - ComicSansMS

“也无法在语法上检测到” 实际上，C++20的contiguous_iterator概念有一些可以在语法上进行关键操作的内容。具体来说，将迭代器转换为指针的函数（我相信它被称为to_address）。 - Nicol Bolas

@ComicSansMS: “为什么现在这个原因不同样适用于输出迭代器呢？” 因为iterator和output_iterator具有可检测的语法要求。因此，一个概念可以自动检测到一个并防止另一个。而在input_iterator和forward_iterator之间不存在这种情况；它们之间的差异全部是语义上的（复制一个的含义等等）。 - Nicol Bolas

@NicolBolas 只要你可以为其形成一个 pointer_traits 特化，to_address 就适用于任何带有 -> 的东西。 - T.C.