为什么 std::ranges::clamp 如此严格地限制投影的数量？

Question

根据[alg.clamp#5], the time complexity of std::ranges::clamp requires at most 2 comparisons and 3 application of projections. The possible implementation in cppreference给出：

struct clamp_fn {
  template<class T, class Proj = std::identity,
           std::indirect_strict_weak_order<std::projected<const T*, Proj>> Comp = ranges::less>
  constexpr const T& operator()(const T& v, const T& lo, const T& hi,
                                Comp comp = {}, Proj proj = {}) const
  {
      assert(!std::invoke(comp, std::invoke(proj, hi), std::invoke(proj, lo)));
      return  std::invoke(comp, std::invoke(proj,  v), std::invoke(proj, lo)) ? lo
            : std::invoke(comp, std::invoke(proj, hi), std::invoke(proj,  v)) ? hi : v;
  }
};
 
inline constexpr clamp_fn clamp;

这显然不符合要求，因为它涉及到3次比较和6次次投影。即使我们注释掉assert，投影的数量仍然是4，因为std::invoke(proj, v)被执行了两次。

我能想到的唯一方法是暂时存储 std::invoke(proj, v) 的结果，然后将其传递给接下来的两个 comp 调用，就像 libstdc++ 所做的那样：

auto&& __proj_val = std::__invoke(__proj, __val);
if (std::__invoke(__comp, __proj_val, std::__invoke(__proj, __lo)))
  return __lo;
else if (std::__invoke(__comp, std::__invoke(__proj, __hi), __proj_val))
  return __hi;
else
  return __val;

但是为了安全起见，我们似乎无法在第一个comp调用中使用std::forward<decltype(__proj_val)>(__proj_val)来完美转发__proj_val，也就是说我们似乎无法使用只有 3 个投影 完美地 实现了 std::ranges::clamp。

为什么std::ranges::clamp如此严格地限制投影数量？这是否意味着为了复杂度的要求，需要将投影的结果暂存起来呢？还是我对这个复杂性要求的理解有误？

Answer 1

这是非常有意的。在 LWG 审查布拉格的论文期间，我特别询问了这种复杂性要求，因为它禁止“显而易见”的实施。是的，这需要实现调用值的投影并使用 auto&& 或等价物“将结果暂停在半空中”。

它还需要完美转发投影值（libstdc++ 做不到）。这是有效的，因为要求 invoke 表达式不修改其参数（来自 regular_invocable 的要求），并且是必需的，因为 indirect_strict_weak_order 中的任何内容都不需要使用 iter_reference_t<I1>& 调用, 只有 iter_reference_t<I1> 和 iter_value_t<I1>&.

Answer 2

转发是有条件的。移动意味着“我不再需要这个值”。仅仅重新计算一个值以便我们可以更频繁地移动它是愚蠢的；我们的选择是创建 2 并移动两者，或者创建 1，使用它，然后在完成后移动它。

为什么 std::ranges::clamp 如此严格地限制投影的数量？

Why does `std::ranges::clamp` limits the number of projections so strictly?

c++

time-complexity

c++20

std-ranges