基于范围的带有括号初始化器的非常量值？

Question

我正在尝试迭代多个 std::list，对它们中的每一个进行排序。这是天真的方法：

#include<list>
using namespace std;
int main(void){
    list<int> a,b,c;
    for(auto& l:{a,b,c}) l.sort();
}

生产

aa.cpp:5:25: error: no matching member function for call to 'sort'
        for(auto& l:{a,b,c}) l.sort();
                             ~~^~~~
/usr/bin/../lib64/gcc/x86_64-linux-gnu/4.9/../../../../include/c++/4.9/bits/stl_list.h:1586:7: note: 
      candidate function not viable: 'this' argument has type 'const
      std::list<int, std::allocator<int> >', but method is not marked const
      sort();
      ^
/usr/bin/../lib64/gcc/x86_64-linux-gnu/4.9/../../../../include/c++/4.9/bits/stl_list.h:1596:9: note: 
      candidate function template not viable: requires 1 argument, but 0 were
      provided
        sort(_StrictWeakOrdering);
        ^
1 error generated.

我是否猜对了大括号初始化程序正在创建这些列表的副本？有没有办法不复制它们，并使它们在循环内可修改？（除了列出指向它们的指针，这是我目前的解决方法）。

Answer 1

你猜对了。 std::initializer_list 元素总是 const （这使得 sort() 不可能对它们进行操作，因为 sort() 是一个非 const 成员函数）并且它的元素总是被复制（这将使 sort()-ing 它们变得毫无意义，即使它们不是 const）。来自 [dcl.init.list]，强调我的：

An object of type std::initializer_list<E> is constructed from an initializer list as if the implementation allocated a temporary array of N elements of type const E, where N is the number of elements in the initializer list. Each element of that array is copy-initialized with the corresponding element of the initializer list, and the std::initializer_list<E> object is constructed to refer to that array. [ Note: A constructor or conversion function selected for the copy shall be accessible (Clause 11) in the context of the initializer list. —end note ] If a narrowing conversion is required to initialize any of the elements, the program is ill-formed. [ Example:

struct X {
    X(std::initializer_list<double> v);
};
X x{ 1,2,3 };

The initialization will be implemented in a way roughly equivalent to this:

const double __a[3] = {double{1}, double{2}, double{3}};
X x(std::initializer_list<double>(__a, __a+3));

assuming that the implementation can construct an initializer_list object with a pair of pointers. —end example ]

无法使它们成为非常量或非复制。指针解决方案有效：

for (auto l : {&a, &b, &c}) l->sort();

因为指针是常量，而不是它指向的元素。另一种选择是编写可变函数模板：

template <typename... Lists>
void sortAll(Lists&&... lists) {
    // before C++17
    using expander = int[];
    expander{0, (void(lists.sort()), 0)...};

    // C++17 or later
    (lists.sort(), ...);
}

sortAll(a, b, c);

我想你也可以写一个帮助程序将你的列表包装成一个 reference_wrapper 到 list<int> 的数组（因为你不能有一个引用数组），但这是可能比帮助更令人困惑：

template <typename List, typename... Lists>
std::array<std::reference_wrapper<List>, sizeof...(Lists) + 1>
as_array(List& x, Lists&... xs) {
    return {x, xs...}; 
}

for (list<int>& l : as_array(a, b, c)) {  // can't use auto, that deduces
    l.sort();                             // reference_wrapper<list<int>>,
}                                         // so would need l.get().sort()

Answer 2

{...} 语法实际上是在创建一个 std::initializer_list。正如链接页面所述：

A std::initializer_list object is automatically constructed when:

[...]

a braced-init-list is bound to auto, including in a ranged for loop

并且：

An object of type std::initializer_list<T> is a lightweight proxy object that provides access to an array of objects of type const T.

因此，您无法修改通过此 initialize_list 访问的对象。你的解决方案对我来说是最简单的。

Answer 3

直接回答您的问题：

Am I correctly guessing that brace-initializer is creating copy of those lists?

是的，这是第一个问题。您的代码将创建列表的副本，对这些副本进行排序，最后忘记排序的副本。

但是，仅此一项只会导致无法运行的代码。编译器错误提示了第二个问题：l 的隐式类型是 list<int> const&，而不是 list<int>&。所以编译器抱怨说 sort() 试图修改常量列表。

您可以使用讨厌的 const_cast:

来解决第二个问题

#include <list>
#include <iostream>
using namespace std;
int main(void){
    list<int> a,b,c;
    a.push_back(2);
    a.push_back(0);
    a.push_back(1);
    for(auto& l:{a,b,c}) const_cast<list<int>&>(l).sort();
    for(auto i:a) cout << i << endl;
}

然而，这将引发第一个问题：您的列表列表包含副本，并且仅对这些副本进行排序。所以最后的输出不是你想要的：

2
0
1

最简单的解决方法是创建指向列表的指针列表：

#include <list>
#include <iostream>
using namespace std;
int main(void){
    list<int> a,b,c;
    a.push_back(2);
    a.push_back(0);
    a.push_back(1);
    for(auto l:{&a,&b,&c}) l->sort();
    for(auto i:a) cout << i << endl;
}

这将产生所需的结果：

0
1
2

Answer 4

可以编写一个函数 ref_range 来执行此操作：

for(auto& l : ref_range(a,b,c)) {
    l.sort();
}

正如其他人所说，一旦您编写 {a,b,c}，您就会陷入 initializer_list，并且这样的列表总是会复制其参数。副本是 const（因此你的错误），但即使你可以获得非 const 引用，你也会修改 a、b 和 c 而不是原来的。

总之，这里是ref_range。它构建了 vector of reference_wrapper.

// 
#include<list>
#include<functional>
#include<array>

template<typename T, std:: size_t N>
struct hold_array_of_refs {
    using vec_type = std:: array< std:: reference_wrapper<T>, N >;
    vec_type m_v_of_refs;
    hold_array_of_refs(vec_type && v_of_refs) : m_v_of_refs(std::move(v_of_refs)) { }
    ~hold_array_of_refs() { }
    struct iterator {
        typename vec_type :: const_iterator m_it;
        iterator(typename vec_type :: const_iterator it) : m_it(it) {}
        bool operator != (const iterator &other) {
            return this->m_it != other.m_it;
        }
        iterator& operator++() { // prefix
            ++ this->m_it;
            return *this;
        }
        T& operator*() {
            return *m_it;
        }
    };

    iterator begin() const {
        return iterator(m_v_of_refs.begin());
    }
    iterator end() const {
        return iterator(m_v_of_refs.end());
    }
};

template<typename... Ts>
using getFirstTypeOfPack = typename std::tuple_element<0, std::tuple<Ts...>>::type;


template<typename ...T>
auto ref_range(T&... args) -> hold_array_of_refs< getFirstTypeOfPack<T...> , sizeof...(args)> {
    return {{{ std:: ref(args)... }}}; // Why does clang prefer three levels of {} ?
}

#include<iostream>
int main(void){
    std:: list<int> a,b,c;
    // print the addresses, so we can verify we're dealing
    // with the same objects
    std:: cout << &a << std:: endl;
    std:: cout << &b << std:: endl;
    std:: cout << &c << std:: endl;
    for(auto& l : ref_range(a,b,c)) {
        std:: cout << &l << std:: endl;
        l.sort();
    }
}

Answer 5

其他人已经提到 std::reference_wrapper，但他们随后使用它创建了一个 STL 容器，而不是坚持使用大括号初始化列表。

所以你需要做的就是：

for(auto& l:{std::ref(a),std::ref(b),std::ref(c)}) l.get().sort();

当然，这与已经建议的指针解决方案非常相似。

基于范围的带有括号初始化器的非常量值？

Range-based for with brace-initializer over non-const values?

c++

c++11

initializer-list