c++ - C++20 中的 iterator_category 和 iterator_concept 有什么区别？

Question

C++20 带来了更强大的 iterator系统，其中之一是引入iterator_concept基于iterator_category .
我发现iterator_concept和 iterator_category C++20 中的许多迭代器是不一致的。拿最有名的iota_view作为 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型号 random_access_range , iterator_category它的迭代器只是一个 input_iterator_tag ，这与 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，我该如何定义 iterator_concept和 iterator_category正确吗？是否iterator_category在 C++20 中还有意义吗？

Answer 1

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。两个大的是:

C++98 模型要求前向迭代器具有 reference即 value_type&或 value_type const& .

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 - 这意味着如果您有一个返回纯右值的迭代器(无论是否代理引用)，它永远不会比输入迭代器强。所以，views::iota(1, 10) ，尽管很容易支持随机访问，但充其量只是一个 C++98 输入范围。
但是，您不能只是……取消此要求。假定 C++98 迭代器并使用 iterator_category 的现有代码做出判断完全在其权利范围内假设如果iterator_category例如，bidirectional_iterator_tag ，它的 reference是对 value_type 的某种左值引用.
什么 iterator_concept添加一个新的 C++20 层，允许迭代器宣传其 C++98/17 类别，并且明显地宣传其 C++20 类别。所以回到 iota_view<int, int>例如，该 View 的迭代器具有 iterator_category设置为 input_iterator_tag (因为 reference 是一个纯右值，所以它不满足偶数转发的旧要求)但它的 iterator_concept设置为 random_access_iterator_tag (因为一旦我们取消该限制，我们就可以轻松支持所有随机访问限制)。
在 [iterator.concepts.general] , 我们有这个神奇的功能 ITER_CONCEPT(I)这有助于我们确定在 C++20 中使用什么标签。
(2) 的问题在于很难只添加一个新的 contiguous_iterator_tag之前由于各种 C++98/17 代码会检查该标签的方式(很多代码可能会准确检查 random_access_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这个问题(即 random_access_iterator 概念检查 ITER_CONCEPT(I) 派生自 random_access_iterator_tag ，而不仅仅是那样)。

准则:

如果您在 C++17 中使用迭代器，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

如果您在 C++17 中编写迭代器，请添加 iterator_category别名并确保您遵循前向迭代器/引用限制(或...不要，但它在您身上)

如果您使用 C++20 编写迭代器，请遵循 P2259 中的指导其中对问题以及如何以及何时提供 iterator_category 进行了很好的描述。和 iterator_concept类型别名。