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C++23 std::basic

引言

在C++的发展历程中，每一个新标准的推出都会带来一些令人瞩目的特性和改进。C++23也不例外，其中std::basic_common_reference针对std::reference_wrapper的特化产生引用类型这一特性，在P2655R3提案中得到了详细的阐述和规范。本文将深入探讨这一特性的背景、原理以及实际应用。

背景知识

std::reference_wrapper

std::reference_wrapper 是C++标准库中的一个模板类，它提供了一种封装引用的方式，使得引用可以像对象一样被复制和赋值。它的主要作用是解决引用在某些场景下的局限性，例如不能存储在标准容器中。

std::reference_wrapper 通常使用 std::ref 或 std::cref 来创建。以下是一个简单的示例：

代码语言：cpp代码运行次数：0运行复制
#include <iostream>
#include <functional>

void change(int& num) {
    num += 1;
}

int main() {
    int x = 10;
    std::reference_wrapper<int> ref = std::ref(x);
    change(ref);
    std::cout << "x: " << x << std::endl;
    return 0;
}

在这个示例中，我们使用 std::ref 创建了一个 std::reference_wrapper 对象 ref，它引用了变量 x。然后将 ref 传递给函数 change，由于 std::reference_wrapper 可以隐式转换为引用类型，所以 change 函数可以修改 x 的值。

std::basic_common_reference

std::basic_common_reference 是C++20引入的一个元编程工具，用于确定一个或多个类型可以转换或绑定到的公共引用类型。它的规则比较复杂，但大致来说，对于给定的两个非引用、非cv限定的类型 X 和 Y，std::common_reference<X&, Y&> 等价于表达式 decltype(false ? x : y)，其中 x 和 y 分别是 X& 和 Y& 类型的变量，前提是该三元表达式是有效的。

P2655R3提案

提案背景

在C++20中，std::common_reference 对于 std::reference_wrapper 的处理存在一些问题。例如，std::common_reference_t<T&, reference_wrapper<T>> 并没有产生预期的引用类型 T&，这在某些场景下会导致代码的复杂性增加。

提案目的

P2655R3提案的主要目的是修复这个问题，使得 std::common_reference_t<T&, reference_wrapper<T>> 成为引用类型 T&。这样可以提高代码的一致性和可读性，减少不必要的类型转换。

提案设计

为什么结果应该是 T& 而不是 reference_wrapper<T>

如果结果是 reference_wrapper<T>，那么在使用 std::common_reference 进行类型推导时，会引入额外的包装层，增加代码的复杂性。而将结果设计为 T&，可以直接得到所需的引用类型，简化代码。

考虑的替代方案
  • 方案1：支持具有CV-Ref变体的完全相同类型：这种方案会增加类型系统的复杂性，并且在实际应用中可能会导致一些意外的行为。
  • 方案2：将 reference_wrapper<T> 视为 T&：这正是提案所采用的方案，它可以简化类型推导，提高代码的可读性。
支持所有兼容的转换

提案还考虑了支持所有兼容的转换，以确保在不同的类型组合下，std::common_reference 都能正确工作。

支持cv限定的 reference_wrapper 和其他代理类型

对于cv限定的 reference_wrapper 和其他代理类型，提案也进行了相应的处理，以避免出现类型不匹配的问题。

C++23中的实现

在C++23中，std::basic_common_reference 针对 std::reference_wrapper 的特化已经实现了提案中的要求。以下是一个示例：

代码语言：cpp代码运行次数：0运行复制
#include <concepts>
#include <functional>

static_assert(std::same_as<std::common_reference_t<int&, std::reference_wrapper<int>>, int&>);
static_assert(std::same_as<std::common_reference_t<std::reference_wrapper<int>&, int&>, int&>);

int main() {
    int x = 10;
    std::reference_wrapper<int> ref = std::ref(x);
    auto common_ref = std::common_reference_t<int&, std::reference_wrapper<int>>{x};
    common_ref = 20;
    std::cout << "x: " << x << std::endl;
    return 0;
}

在这个示例中，我们使用 std::common_reference_t 来推导 int& 和 std::reference_wrapper<int> 的公共引用类型，结果是 int&。然后我们创建了一个 common_ref 对象，并将其赋值为20，这会直接修改 x 的值。

实际应用场景

容器中的引用存储

在C++中，不能直接将引用存储在标准容器中，例如 std::vector<int&> 是不合法的。但是使用 std::reference_wrapper 可以解决这个问题。结合 std::basic_common_reference 的特化，我们可以更方便地处理容器中的引用。

代码语言：cpp代码运行次数：0运行复制
#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>

int main() {
    int a = 10, b = 20, c = 30;
    std::vector<std::reference_wrapper<int>> vec = {a, b, c};
    for (auto& ref : vec) {
        ref.get() += 1;
    }
    std::cout << "a: " << a << ", b: " << b << ", c: " << c << std::endl;
    return 0;
}

在这个示例中，我们使用 std::vector<std::reference_wrapper<int>> 存储了三个整数的引用。通过 std::reference_wrapper 的 get 方法，我们可以修改引用的对象的值。

函数模板中的类型推导

在函数模板中，std::basic_common_reference 的特化可以帮助我们更准确地进行类型推导。

代码语言：cpp代码运行次数：0运行复制
#include <iostream>
#include <functional>

template<typename T, typename U>
void process(T t, U u) {
    auto common_ref = std::common_reference_t<T, U>{t};
    // 处理公共引用类型
    std::cout << "Common reference value: " << common_ref << std::endl;
}

int main() {
    int x = 10;
    std::reference_wrapper<int> ref = std::ref(x);
    process(x, ref);
    return 0;
}

在这个示例中，函数模板 process 接受两个参数 t 和 u，并使用 std::common_reference_t 推导它们的公共引用类型。然后我们可以对公共引用类型进行处理。

总结

C++23中 std::basic_common_reference 针对 std::reference_wrapper 的特化产生引用类型这一特性，是C++标准库的一个重要改进。它解决了C++20中 std::common_reference 对于 std::reference_wrapper 处理的问题，提高了代码的一致性和可读性。通过实际应用场景的介绍，我们可以看到这一特性在容器操作和函数模板类型推导等方面的优势。在未来的C++开发中，我们可以充分利用这一特性来简化代码，提高开发效率。

C++23 std::basic

引言

在C++的发展历程中，每一个新标准的推出都会带来一些令人瞩目的特性和改进。C++23也不例外，其中std::basic_common_reference针对std::reference_wrapper的特化产生引用类型这一特性，在P2655R3提案中得到了详细的阐述和规范。本文将深入探讨这一特性的背景、原理以及实际应用。

背景知识

std::reference_wrapper

std::reference_wrapper 是C++标准库中的一个模板类，它提供了一种封装引用的方式，使得引用可以像对象一样被复制和赋值。它的主要作用是解决引用在某些场景下的局限性，例如不能存储在标准容器中。

std::reference_wrapper 通常使用 std::ref 或 std::cref 来创建。以下是一个简单的示例：

代码语言：cpp代码运行次数：0运行复制
#include <iostream>
#include <functional>

void change(int& num) {
    num += 1;
}

int main() {
    int x = 10;
    std::reference_wrapper<int> ref = std::ref(x);
    change(ref);
    std::cout << "x: " << x << std::endl;
    return 0;
}

在这个示例中，我们使用 std::ref 创建了一个 std::reference_wrapper 对象 ref，它引用了变量 x。然后将 ref 传递给函数 change，由于 std::reference_wrapper 可以隐式转换为引用类型，所以 change 函数可以修改 x 的值。

std::basic_common_reference

std::basic_common_reference 是C++20引入的一个元编程工具，用于确定一个或多个类型可以转换或绑定到的公共引用类型。它的规则比较复杂，但大致来说，对于给定的两个非引用、非cv限定的类型 X 和 Y，std::common_reference<X&, Y&> 等价于表达式 decltype(false ? x : y)，其中 x 和 y 分别是 X& 和 Y& 类型的变量，前提是该三元表达式是有效的。

P2655R3提案

提案背景

在C++20中，std::common_reference 对于 std::reference_wrapper 的处理存在一些问题。例如，std::common_reference_t<T&, reference_wrapper<T>> 并没有产生预期的引用类型 T&，这在某些场景下会导致代码的复杂性增加。

提案目的

P2655R3提案的主要目的是修复这个问题，使得 std::common_reference_t<T&, reference_wrapper<T>> 成为引用类型 T&。这样可以提高代码的一致性和可读性，减少不必要的类型转换。

提案设计

为什么结果应该是 T& 而不是 reference_wrapper<T>

如果结果是 reference_wrapper<T>，那么在使用 std::common_reference 进行类型推导时，会引入额外的包装层，增加代码的复杂性。而将结果设计为 T&，可以直接得到所需的引用类型，简化代码。

考虑的替代方案
  • 方案1：支持具有CV-Ref变体的完全相同类型：这种方案会增加类型系统的复杂性，并且在实际应用中可能会导致一些意外的行为。
  • 方案2：将 reference_wrapper<T> 视为 T&：这正是提案所采用的方案，它可以简化类型推导，提高代码的可读性。
支持所有兼容的转换

提案还考虑了支持所有兼容的转换，以确保在不同的类型组合下，std::common_reference 都能正确工作。

支持cv限定的 reference_wrapper 和其他代理类型

对于cv限定的 reference_wrapper 和其他代理类型，提案也进行了相应的处理，以避免出现类型不匹配的问题。

C++23中的实现

在C++23中，std::basic_common_reference 针对 std::reference_wrapper 的特化已经实现了提案中的要求。以下是一个示例：

代码语言：cpp代码运行次数：0运行复制
#include <concepts>
#include <functional>

static_assert(std::same_as<std::common_reference_t<int&, std::reference_wrapper<int>>, int&>);
static_assert(std::same_as<std::common_reference_t<std::reference_wrapper<int>&, int&>, int&>);

int main() {
    int x = 10;
    std::reference_wrapper<int> ref = std::ref(x);
    auto common_ref = std::common_reference_t<int&, std::reference_wrapper<int>>{x};
    common_ref = 20;
    std::cout << "x: " << x << std::endl;
    return 0;
}

在这个示例中，我们使用 std::common_reference_t 来推导 int& 和 std::reference_wrapper<int> 的公共引用类型，结果是 int&。然后我们创建了一个 common_ref 对象，并将其赋值为20，这会直接修改 x 的值。

实际应用场景

容器中的引用存储

在C++中，不能直接将引用存储在标准容器中，例如 std::vector<int&> 是不合法的。但是使用 std::reference_wrapper 可以解决这个问题。结合 std::basic_common_reference 的特化，我们可以更方便地处理容器中的引用。

代码语言：cpp代码运行次数：0运行复制
#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>

int main() {
    int a = 10, b = 20, c = 30;
    std::vector<std::reference_wrapper<int>> vec = {a, b, c};
    for (auto& ref : vec) {
        ref.get() += 1;
    }
    std::cout << "a: " << a << ", b: " << b << ", c: " << c << std::endl;
    return 0;
}

在这个示例中，我们使用 std::vector<std::reference_wrapper<int>> 存储了三个整数的引用。通过 std::reference_wrapper 的 get 方法，我们可以修改引用的对象的值。

函数模板中的类型推导

在函数模板中，std::basic_common_reference 的特化可以帮助我们更准确地进行类型推导。

代码语言：cpp代码运行次数：0运行复制
#include <iostream>
#include <functional>

template<typename T, typename U>
void process(T t, U u) {
    auto common_ref = std::common_reference_t<T, U>{t};
    // 处理公共引用类型
    std::cout << "Common reference value: " << common_ref << std::endl;
}

int main() {
    int x = 10;
    std::reference_wrapper<int> ref = std::ref(x);
    process(x, ref);
    return 0;
}

在这个示例中，函数模板 process 接受两个参数 t 和 u，并使用 std::common_reference_t 推导它们的公共引用类型。然后我们可以对公共引用类型进行处理。

总结

C++23中 std::basic_common_reference 针对 std::reference_wrapper 的特化产生引用类型这一特性，是C++标准库的一个重要改进。它解决了C++20中 std::common_reference 对于 std::reference_wrapper 处理的问题，提高了代码的一致性和可读性。通过实际应用场景的介绍，我们可以看到这一特性在容器操作和函数模板类型推导等方面的优势。在未来的C++开发中，我们可以充分利用这一特性来简化代码，提高开发效率。

本文标签： C23 stdbasic

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