比较两个map::迭代器：为什么需要使用std::pair的复制构造函数？

Question

比较两个map::迭代器：为什么需要使用std::pair的复制构造函数？

19

以下非常简单的代码在C++98模式下可以编译和链接而不会有警告，但在C++11模式下会产生一个难以理解的编译错误。

#include <map>

struct A {
    A(A& ); // <-- const missing
};

int main() {
    std::map<int, A> m;
    return m.begin() == m.end(); // line 9
}

"

-std=c++11的错误是，gcc版本为4.9.0 20140302 (experimental) (GCC):

ali@X230:~/tmp$ ~/gcc/install/bin/g++ -std=c++11 cctor.cpp 
在文件 /home/ali/gcc/install/include/c++/4.9.0/bits/stl_algobase.h:64:0 中包含，
                 来自 /home/ali/gcc/install/include/c++/4.9.0/bits/stl_tree.h:61,
                 来自 /home/ali/gcc/install/include/c++/4.9.0/map:60,
                 来自 cctor.cpp:1:
/home/ali/gcc/install/include/c++/4.9.0/bits/stl_pair.h: 在‘struct std::pair’的实例化中：
cctor.cpp:9:31:   从这里开始
/home/ali/gcc/install/include/c++/4.9.0/bits/stl_pair.h:127:17: 错误：‘constexpr std::pair::pair(const std::pair&) [with _T1 = const int; _T2 = A]’被声明为const引用，但隐式声明将不使用const
       constexpr pair(const pair&) = default;
                 ^

clang版本为3.5 (trunk 202594)

"

ali@X230:~/tmp$ clang++ -Weverything -std=c++11 cctor.cpp 
文件包含自：cctor.cpp:1:
文件包含自：/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.7/../../../../include/c++/4.7/map:60:
文件包含自：/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.7/../../../../include/c++/4.7/bits/stl_tree.h:63:
文件包含自：/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.7/../../../../include/c++/4.7/bits/stl_algobase.h:65:
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.7/../../../../include/c++/4.7/bits/stl_pair.h:119:17: 错误：显式默认的复制构造函数的参数是const，但一个成员或基类要求它为非const
      constexpr pair(const pair&) = default;
                ^
在此请求模板类'std::pair'的实例化
    return m.begin() == m.end(); // line 9
                     ^
1 error generated.

我一直在查看位于bits/stl_tree.h的代码，但我不明白为什么它要尝试实例化std::pair。

为什么它需要C++11中的std::pair复制构造函数？

注意：上述代码摘自Equality operator (==) unsupported on map iterators for non-copyable maps。

解决方案

这里有两个不幸的问题。

错误信息质量差：第8行应该已经给出了编译错误，尽管错误信息只在抱怨第9行。如果第8行出现错误将会非常有帮助，理解真正的问题会更容易。如果这个问题在gcc / clang trunk中仍然存在，我可能会提交一个错误报告/功能请求。

另一个问题是ecatmur所写的。考虑以下代码：

struct A {
    A() = default;
    A(A& ); // <-- const missing
};

template<class T>
struct B {
    B() = default;
    B(const B& ) = default;
    T t;
};

int main() {
  B<A> b;  
}

编译失败。尽管复制构造函数在任何地方都不需要，但它仍然被实例化，因为它是在类的内部默认内联的；这会导致编译错误。可以通过将复制构造函数移出类的主体来修复此问题：

template<class T>
struct B {
    B() = default;
    B(const B& );
    T t;
};

template <class T>
B<T>::B(const B& ) = default;

一切都没问题。不幸的是，std::pair有一个默认的内联复制构造函数。

- Ali

1

在coliru上，当map仅被定义时就已经失败了，不需要包括比较或begin/end。 - dyp

在这个例子中，如果仅声明了map，则会失败。链接 - 4pie0

@dyp 正确。那样可能会更明显一些。奇怪的是错误消息只在迭代器比较时出现。 - Ali

1

std::pair<int, A> p;就足够了。 - Yakk - Adam Nevraumont

1

clang/libc++没有问题：http://coliru.stacked-crooked.com/a/d9546aed80a496c3（请注意，您的输出表明您正在使用带有gcc 4.7库的clang） - Cubbi

@Cubbi 啊，谢谢，我一直在想clang会如何处理libc++。请在这里阅读。很高兴知道我可以在Coliru上使用libc++测试clang，我之前不知道。 - Ali

3个回答

2

在尝试减少错误之后，我认为我找到了问题所在。首先，似乎不需要比较来使程序失效。然后，错误消息包含了dtor，所以我尝试不实例化dtor。结果如下：

#include <map>

struct A {
    A(A& ); // <-- const missing
};

int main() {
    std::map<int, A>* m = new std::map<int, A>();
    // note: dtor not (necessarily?) instantiated
}

但输出信息仍然包含，现在是调用m的构造函数的行：

error: the parameter for this explicitly-defaulted copy constructor is const, but a member or base requires it to be non-const
 constexpr pair(const pair&) = default;

涉及到[dcl.fct.def.default]/4的提示

用户提供的显式默认函数（即在其首次声明后显式默认的函数）在其显式默认的点上被定义；如果这样的函数被隐式定义为已删除，则程序是非法的。

[强调我的]

如果我所认为的[class.copy]/11说这个构造函数应该被定义为已删除，那么它会立即被定义为已删除-而不仅仅是在它被odr-used时。因此，不需要实例化就可以使程序非法。

- dyp

我认为[class.copy]/11应该意味着这个函数已被删除；然而，尽管它提到了重载决议，但它并没有明确说明函数必须是可行的。 - dyp

好的，谢谢。如果您查看我发布的错误信息，您会发现这些信息也包含了您收到的相同错误消息。还有一个问题：在问题中发布的代码中，编译器仅对迭代器比较发出警告符合标准吗？ - Ali

@Ali 嗯，我认为一旦程序格式错误，只需要一个诊断信息（而且我不认为对其内容有任何要求）。 - dyp

我本来期望在第一行编译失败时会收到一个错误消息。我知道只需要一个错误消息，但是只抱怨第二个有问题的行是否允许？这会导致混淆，我认为这是一个非常糟糕的错误消息。 - Ali

@Ali 我同意诊断应该得到改进。但正如我所说，标准对诊断消息的内容没有任何要求，[intro.compliance]/2（行号<=内容）。 - dyp

1

好的，那我可能会提交一个错误报告/功能请求，因为我觉得这很令人困惑。 - Ali

2

std::map使用std::pair来存储键值对，其中键（第一个元素）是const。

编译器错误与std::pair所需的复制构造函数有关，即使它没有被使用（我认为它没有被使用）。

std::pair<int, A>必须被生成。这是在调用map::begin时首先需要的。由于该类型没有给出显式的复制构造函数，因此使用隐式构造函数。

如果T的所有非静态成员（类型S）都具有复制构造函数S::S(const S&)（同样的要求也适用于T的基类型的复制构造函数），则隐式构造函数将具有签名T::T(const T&) 只有当。否则，将使用带有签名T::T(T&)的复制构造函数。

A的复制构造函数不满足此要求，因此std::pair::pair对于STL具有错误的签名，STL需要T::T(const T&)。

- xen-0

我不明白它如何回答这个问题。 - Ali

同意。为什么需要制作副本？ - Eric Finn

我本来就走错了方向，现在编辑了我的答案，以表达我认为正在发生的事情。 - xen-0

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可以查看英文原文，
原文链接

- ecatmur · Accepted Answer

std::pair的复制构造函数在这种情况下并不是必需的，但是由于它在std::pair的声明中被默认定义为内联函数，所以它会随着std::pair本身的实例化而自动实例化。

标准库可以提供一个非内联的默认复制构造函数定义。

template<class _T1, class _T2>
  struct pair
  {
// ...
    constexpr pair(const pair&);
// ...
  };
// ...
template<class _T1, class _T2>
constexpr pair<_T1, _T2>::pair(const pair&) = default;

但是这不符合严格的标准要求（20.3.2条款），其中拷贝构造函数的默认定义是内联的：

  constexpr pair(const pair&) = default;