为什么 range::basic_istream_view::begin() 没有缓存？

如何解决为什么 range::basic_istream_view::begin() 没有缓存？

我发现 c++20 ranges::basic_istream_view 与 range-v3 版本略有不同。

最重要的区别是std::ranges::basic_istream_view不缓存它的begin()，这样每个begin()都会返回下一个迭代器，带有已经读取的值（{{3 }}):

auto words = std::istringstream{"today is yesterday's tomorrow"};
auto view = std::ranges::istream_view<std::string>(words);
std::cout << *view.begin() << "\n"; // today
std::cout << *view.begin() << "\n"; // is
std::cout << *view.begin() << "\n"; // yesterday's
std::cout << *view.begin() << "\n"; // tomorrow

考虑以下（godbolt），如果我使用range-v3版本，所有三个std::ranges::find()都会找到"is"，但是如果我使用std版本，{{ 1}} 只会在第一次调用中找到。

"is"

为什么标准选择了与 range-v3 不同的设计？如果缓存 auto words = std::istringstream{"today is yesterday's tomorrow"}; auto view = std::ranges::istream_view<std::string>(words); std::cout << *std::ranges::find(view,"is") << "\n"; // is std::cout << *std::ranges::find(view,"is") << "\n"; // tomorrow std::cout << *std::ranges::find(view,"is") << "\n"; // tomorrow ，是否存在潜在缺陷？

解决方法

输入迭代器是这样的，一旦你取消引用一个，你需要立即增加它。输出迭代器也是如此，例如 back_insert_iterator。这是你不应该做的事情。如果需要缓存第一个值，请自行缓存。

解引用后输入和输出迭代器需要递增的原因是它们是设计单程的。如果您从流中读取了某些内容，则无法再次读取。运算符 * 实际上是从流中读取的。 ++有什么作用？没有什么！ back_insert_iterator 也是如此

,

在 range 概念的定义中，在 [range.range] 中，我们有：

template<class T>
  concept range =
    requires(T& t) {
      ranges::begin(t);   // sometimes equality-preserving (see below)
      ranges::end(t);
    };

“见下文”部分的位置（重点是我的）：

给定表达式 t 使得 decltype((t)) 为 T&，T 模型范围仅当

• ...
• 如果 ranges​::​begin(t) 模型的类型为 forward_­iterator，ranges​::​begin(t) 是保持相等的。

[注意 1：ranges​::​begin 和 ranges​::​end 的相等性保持允许将迭代器类型模型为 forward_­iterator 的范围传递给多个算法并进行多次传递通过重复调用 ranges​::​begin 和 ranges​::​end 来确定范围。 由于当返回类型未对 ranges​::​begin 建模时，forward_­iterator 不需要保持相等性，因此重复调用可能返回不相等的值或定义不明确。 — 尾注]

对于前向范围，您可以重复调用 ranges::begin(r) 并期望得到相同的答案（它是平等的）。对于某些范围，这需要缓存。

但对于仅限输入的范围（如 istream_view），您只能调用 ranges::begin(r) 一次，并且无法保证第二次调用时会发生什么。

因此，有效程序无法观察到两种实现之间的差异，因为多次调用 begin 已经违反了此处的前提条件。

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对于 istream_view 的更具体答案，range-v3 的实现也不会缓存 begin()。这不是正在发生的差异。事实上，无论如何你都不能缓存输入迭代器，因为它们会立即失效。

区别在于当我们从流中读取第一个值时：

• 在 range-v3 中，这发生在 istream_view 的构造函数中。
• 在 libstdc++ 中，这发生在对 begin() 的调用中。

后者更符合一般范围模型，其中构建范围适配器实际上不做任何工作。