在C++20中，迭代器类别和迭代器概念有什么不同？

What is the difference between iterator_category and iterator_concept in C++20?(在C++20中，迭代器类别和迭代器概念有什么不同？)

问题描述

C++20带来了更强大的iterator系统，其中之一就是在iterator_category的基础上引入iterator_concept。

我发现C++20中很多迭代器的iterator_concept和iterator_category不一致。将最著名的iota_view视为example：

using R = decltype(views::iota(0));
static_assert(random_access_range<R>);

using I = ranges::iterator_t<R>;
static_assert(same_as<typename I::iterator_category, input_iterator_tag>);
static_assert(same_as<typename I::iterator_concept,  random_access_iterator_tag>);

虽然R模型random_access_range，但其迭代器的iterator_category只是一个input_iterator_tag，与iterator_concept不一致。

为什么C++20引入iterator_concept？它的目的是什么？如果我实现自己的迭代器，我如何正确定义iterator_concept和iterator_category？iterator_category在C++20中是否仍有意义？

推荐答案

C++17(C++98)迭代器模型和C++20 Ranges迭代器模型之间存在不向后兼容的差异。两个大问题是：

1. C++98模型要求前向迭代器具有value_type&或value_type const&。
2. C++98模型不允许contiguous迭代器。最强的类别是random_access。

(1)的结果非常重要-它意味着如果您有一个返回pr值的迭代器(无论是否代理引用)，它永远不会比输入迭代器更强。因此，views::iota(1, 10)尽管能够轻松支持随机访问，但充其量也只是一个C++98输入范围。

然而，你不能就这样..。删除此要求。假定C++98迭代器并使用iterator_category进行判断的现有代码完全有权假定，如果iterator_category是bidirectional_iterator_tag，则其reference是对value_type的某种左值引用。

iterator_concept所做的是添加一个新的C++20层，它允许迭代器既宣传其C++98/17类别，又明确地宣传其C++20类别。因此，回到iota_view<int, int>示例，该视图的迭代器将iterator_category设置为input_iterator_tag(因为reference是一个pr值，因此它不满足甚至转发的旧要求)，但它的iterator_concept被设置为random_access_iterator_tag(因为一旦我们放弃该限制，我们就可以轻松地支持所有随机访问限制)。

在[iterator.concepts.general]中，我们有一个神奇的函数ITER_CONCEPT(I)，它帮助我们确定在C++20中使用什么标记。

(2)的问题是，由于各种C++98/17代码将检查该标记的方式(许多代码可能会准确地检查random_access_iterator_tag)，因此很难在之前只添加一个新的contiguous_iterator_tag。iterator_concept方法通过引入直接为您检查正确事物的概念来避免此问题(即random_access_iterator概念检查ITER_CONCEPT(I)派生自random_access_iterator_tag，而不是简单地从random_access_iterator_tag派生)。

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指南：

• 如果您正在使用C++17中的迭代器，请使用std::iterator_traits<I>::iterator_category。
• 如果您在C++20中使用迭代器，请使用std::meow_iterator概念
• 如果您要在C++17中编写迭代器，请添加iterator_category别名，并确保遵循向前迭代器/引用限制(或...不要，但这是你的责任)
• 如果您正在用C++20编写迭代器，请遵循P2259中的指导，该指南对问题以及如何以及何时提供iterator_category和iterator_concept类型别名进行了很好的描述。

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