没有cbegin()/cend()的std::initializer_list

Question

如果std::initializer_list中的元素始终是const值，那么我们为什么会有像begin()/end()这样的模板方法而不是cbegin()/cend()？这些名称（按照约定，与例如std::vector相比）可能表明，两种std::initializer_list方法都可以返回iterator，但它们始终返回const_iterator。

- NiegodziwyBeru

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Answer 1

尽管我无法解释为什么cbegin()和cend()没有作为std::initializer_list接口的一部分附加begin()和end()，但有充分的理由说明为什么应该存在最后两个成员函数。

例如，其中一个原因是基于范围的 for 循环是由C++11标准精确地定义为函数begin()和end()（第6.5.4/1段）。因此，为了使其能够与初始化列表一起使用，std::initializer_list必须提供begin()和end()成员函数：

#include <utility>
#include <iostream>

int main()
{
    auto l = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for (int x : l) // Works because std::initializer_list provides
                    // the member functions begin() and end().
    {
        std::cout << x << " ";
    }
}

此外，考虑到成员函数 cbegin() 和 cend() 在 C++11 之前不存在, 因此在 std::initializer_list 接口中有 begin() 和 end() 允许旧的通用算法在不需要重写的情况下也可以使用初始化列表，而这些算法是按照 begin() 和 end() 这样的术语编写的。

你写道：

  

通过比较例如 std::vector，这些名称(按约定)可能会暗示两个方法都会返回iterator，但实际上它们总是返回const_iterator。

实际上，这个类比并不十分恰当。例如，对于一个非const的std::vector(即可修改、添加和删除其元素的可变实例)，begin()函数会返回一个iterator，而对于一个const的实例(即其内容不能被更改的不可变实例)，begin()函数会返回一个const_iterator：

#include <vector>
#include <type_traits>

int main()
{
    // A non-const vector...
    std::vector<int> v = { 1, 2, 3, 4, 5 };

    auto i = v.begin();
    static_assert(
        std::is_same<decltype(i), decltype(v)::iterator>::value, 
        //                                     ^^^^^^^^
        //                                     ...non-const iterator!
        "What?");

    // A const vector...
    std::vector<int> const vc = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    auto ic = vc.begin();
    static_assert(
        std::is_same<decltype(ic), decltype(vc)::const_iterator>::value,
        //                                       ^^^^^^^^^^^^^^
        //                                       ...const iterator!
        "What?");
}

按照C++11标准第18.9/2段的规定，初始化器列表是不可变集合：

类型为 initializer_list<E> 的对象提供对类型为 const E 的对象数组的访问。[...]

由于初始化器列表是由const元素组成的集合，因此cbegin()和函数实际上执行与begin()和end()相同的操作。

事实上，iterator 和 const_iterator 都定义为指向初始化器列表值类型的常量元素的指针，因此可以争论begin()和end()是否总是返回const_iterator(如你所假设)或始终返回iterator。

C++11标准的第18.9/1段规定了initializer_list类模板：

namespace std {
    template<class E> class initializer_list {
    public:
        typedef E value_type;
        // ...
        typedef const E* iterator;
        typedef const E* const_iterator;
        // ...
        constexpr const E* begin() const noexcept; // first element
        constexpr const E* end() const noexcept; // one past the last element
    };

    // ...
}

- Andy Prowl