c++ - 什么是自定义点对象以及如何使用它们？

Question

c++标准的最后一稿引入了所谓的“自定义点对象”([customization.point.object])， 被范围库广泛使用。

我似乎理解它们提供了一种编写自定义版本的 begin、swap、data 等的方法，它们是 由 ADL 标准库找到。对吗？

这与以前用户定义重载的做法有何不同，例如begin 为她自己输入 命名空间？特别是，为什么它们是对象？

Answer 1

What are customization point objects?

它们是命名空间 std 中的函数对象实例，满足两个目标:首先无条件触发(概念化)参数的类型要求，然后 在命名空间 std 或通过 ADL 分派(dispatch)到正确的函数。

In particular, why are they objects?

这对于规避第二个查找阶段是必要的，该阶段将通过 ADL 直接引入用户提供的功能(这应该在设计上推迟)。详情见下文。

... and how to use them?

在开发应用程序时:您主要不这样做。这是一个标准库功能，它将为 future 的定制点添加概念检查，希望能产生例如当您弄乱模板实例时，会显示清晰的错误消息。但是，通过对此类自定义点的合格调用，您可以直接使用它。下面是一个符合设计的虚构 std::customization_point 对象的示例:

namespace a {
    struct A {};
    // Knows what to do with the argument, but doesn't check type requirements:
    void customization_point(const A&);
}

// Does concept checking, then calls a::customization_point via ADL:
std::customization_point(a::A{});

目前，例如，这是不可能的。 std::swap、std::begin 等。

解释(N4381的总结)

让我试着消化标准中这部分背后的建议。标准库使用的“经典”自定义点存在两个问题。

• 它们很容易出错。例如，在通用代码中交换对象应该是这样的

  template<class T> void f(T& t1, T& t2)
  {
      using std::swap;
      swap(t1, t2);
  }
  

  但是对 std::swap(t1, t2) 进行合格调用太简单了 - 用户提供 swap 永远不会被调用(参见 N4381 、动机和范围)

• 更严重的是，无法集中(概念化)对传递给此类用户提供函数的类型的约束(这也是该主题在 C++20 中变得重要的原因)。再次 来自 N4381 :

  Suppose that a future version of std::begin requires that its argument model a Range concept. Adding such a constraint would have no effect on code that uses std::begin idiomatically:
  
  using std::begin;
begin(a);
  
  If the call to begin dispatches to a user-defined overload, then the constraint on std::begin has been bypassed.

提案中描述的解决方案可以缓解这两个问题 通过类似以下的方法，std::begin.

的虚构实现

namespace std {
    namespace __detail {
        /* Classical definitions of function templates "begin" for
           raw arrays and ranges... */

        struct __begin_fn {
            /* Call operator template that performs concept checking and
             * invokes begin(arg). This is the heart of the technique.
             * Everyting from above is already in the __detail scope, but
             * ADL is triggered, too. */

        };
    }

    /* Thanks to @cpplearner for pointing out that the global
       function object will be an inline variable: */
    inline constexpr __detail::__begin_fn begin{}; 
}

首先，一个合格的调用，例如std::begin(someObject) 总是通过 std::__detail::__begin_fn 绕道， 这是想要的。对于不合格的调用会发生什么，我再次引用原始论文:

In the case that begin is called unqualified after bringing std::begin into scope, the situation is different. In the first phase of lookup, the name begin will resolve to the global object std::begin. Since lookup has found an object and not a function, the second phase of lookup is not performed. In other words, if std::begin is an object, then using std::begin; begin(a); is equivalent to std::begin(a); which, as we’ve already seen, does argument-dependent lookup on the users’ behalf.

这样，可以在 std 命名空间中的函数对象内执行概念检查， 在对用户提供的函数执行 ADL 调用之前。没有办法规避这一点。