C++20的ranges库中，有太多的 | 运算符吗？

Question

C++20的ranges库中，有太多的 | 运算符吗？

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我在使用 g++ 10.2 编译这段代码。有人知道为什么最后一个 std::views::reverse 在 results3 上会导致编译错误吗？

#include <vector>
#include <ranges>

int main() {
    auto values = std::vector{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    auto even = [](const auto value) {
        return value % 2 == 0;
    };
    auto square = [](const auto value) {
        return value * value;
    };

    auto results1 = values
        | std::views::filter(even)
        | std::views::reverse
        | std::views::take(4)
        | std::views::reverse;

    auto results2 = values
        | std::views::transform(square)
        | std::views::reverse
        | std::views::take(4)
        | std::views::reverse;

    auto results3 = values
        | std::views::filter(even)
        | std::views::transform(square)
        | std::views::reverse
        | std::views::take(4)
        | std::views::reverse; // Error happens on this line.
}

错误片段：

...
<source>: In function 'int main()':
<source>:30:9: error: no match for 'operator|' (operand types are 'std::ranges::take_view<std::ranges::reverse_view<std::ranges::transform_view<std::ranges::filter_view<std::ranges::ref_view<std::vector<int, std::allocator<int> > >, main()::<lambda(auto:13)> >, main()::<lambda(auto:14)> > > >' and 'const std::ranges::views::__adaptor::_RangeAdaptorClosure<std::ranges::views::<lambda(_Range&&)> >')
   25 |     auto results3 = values
      |                     ~~~~~~
   26 |         | std::views::filter(even)
      |         ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
   27 |         | std::views::transform(square)
      |         ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
   28 |         | std::views::reverse
      |         ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
   29 |         | std::views::take(4)
      |         ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
      |         |
      |         std::ranges::take_view<std::ranges::reverse_view<std::ranges::transform_view<std::ranges::filter_view<std::ranges::ref_view<std::vector<int, std::allocator<int> > >, main()::<lambda(auto:13)> >, main()::<lambda(auto:14)> > > >
   30 |         | std::views::reverse;
      |         ^ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
      |                       |
      |                       const std::ranges::views::__adaptor::_RangeAdaptorClosure<std::ranges::views::<lambda(_Range&&)> >
...

完整的错误信息可以在此处查看：https://godbolt.org/z/Y7Gjqd

- jcjustesen

有趣的一点是：如果您将 transform 往下移动到最后一个 reverse 之后，它会成功编译。我想知道范围适配器的确切顺序是否可能与 CTAD 或概念约束要求发生冲突。我很想知道这是否是标准/正确的行为，还是这是一个实现问题。 - Human-Compiler

2个回答

6

编辑：看起来MSVC展现了相同的行为，因此我的答案结论可能不正确。

我认为这是take_view实现中的一个bug。

引用自take_view的cppreference页面（重点在于下划线）：

take_view模拟概念连续范围、随机访问范围、双向范围、前向范围、输入范围和大小范围，当底层视图V模拟相应的概念时。

考虑以下代码，我们可以看到take范围的输入是bidirectional_range：

 auto input_to_take = values
  | std::views::filter(even)
  | std::views::transform(square)
  | std::views::reverse;

static_assert(std::ranges::bidirectional_range<decltype(input_to_take)>); // No error here.

然而，在将该范围传递到take_view后，它不再是一个bidirectional_range。

auto t = take_view(input_to_take, 4);
static_assert(std::ranges::bidirectional_range<decltype(t)>); // Error (constraints not satisfied)

我认为这与cppreference上的内容相矛盾。

现在，由于take视图不是双向视图，所以您示例中的以下反向视图无法编译，因为它期望双向范围作为输入。

可以查看运行示例here。

- florestan

如果是这样，那么前两个例子不也会无法编译吗？因为它们都在使用 reverse 之前使用了 take。 - Human-Compiler

是的，这就是我认为这是实现中的一个错误的原因。在某些情况下，输入范围的双向性会丢失，在其他情况下则不会。 - florestan

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- cpplearner · Accepted Answer

在这种情况下，std::views::take结果的迭代器类型是std::counted_iterator，当它不应该失败时，有时会无法模拟迭代器概念。这是LWG 3408，通过P2259解决。

这涉及到一些非常复杂的机制。

设：

T 为 values | std::views::filter(even) | std::views::transform(square) 的迭代器类型。
R 为 std::reverse_iterator<T>。

在 result3 的初始化器中：

... | take(4) 的迭代器类型是 std::counted_iterator<R>。
std::counted_iterator<R> 的 iterator_traits 匹配偏特化的 std::iterator_traits<std::counted_iterator<I>>。
上述偏特化派生自 std::iterator_traits<I>。
std::iterator_traits<R> 是从主模板生成的：它提供了一个名为 iterator_category 的成员，但没有名为 iterator_concept 的成员。
R 的 iterator_category 与 T 的相同。
T 的 iterator_category 是 input_iterator_tag，因为其解引用运算符不返回引用，这不符合 C++17 ForwardIterator 要求。（T 的 iterator_concept 为 bidirectional_iterator_tag。）

所以最终，std::counted_iterator<R> 不提供 iterator_concept，其 iterator_category 为 input_iterator_tag。

因此，... | take(4) 的结果未能模拟 bidirectional_range，因此被 views::reverse 拒绝。

（当从管道中删除 filter 时，... | take(4) 的迭代器类型不是 counted_iterator；当从管道中删除 transform 时，iterator_category 不是 input_iterator_tag。因此，result1 和 result2 不会触发此错误。）

这本质上就是 LWG 3408。