为什么 std::copy_n 采用模板参数而不是 std::size_t？答案

【问题标题】：Why does std::copy_n take a template parameter instead of std::size_t?为什么 std::copy_n 采用模板参数而不是 std::size_t？
【发布时间】：2015-12-30 15:39:23
【问题描述】：

这么简单的问题。

template<class InputIt, class Size, class OutputIt>
OutputIt copy_n(InputIt first, Size count, OutputIt result);

为什么std::copy_n 使用类型来表示要复制的元素数量，而不是简单的std::size_t？我就是想不出理由。

template<class InputIt, class OutputIt>
OutputIt copy_n(InputIt first, std::size_t count, OutputIt result);

【问题讨论】：

假设如果开发者突然调用那个函数，参数计数是signed int并且它有负值，如果count是std::size_t，它会做积分提升，那么我们会收到未定义的行为。
一个明显的情况是所需的大小可能大于size_t的最大值

标签： c++ c++11

【解决方案1】：

在这种情况下，推测最初的基本原理几乎是徒劳的，但通过这种设计，copy_n 可以用负数来调用，例如int 或 ptrdiff_t 类型，在这种情况下它根本不做任何事情，标准化委员会的成员肯定很清楚这一点，他们是非常能干的人。

另一个优点是，对于特殊的迭代器，例如输入和输出迭代器，大小可能大于任何可能的指针差异，因此可能大于size_t 可以表示的大小。例如。对于 32 位 Windows 中大于 4GB 的文件也是如此。 copy_n 的定义用明显的指针/迭代器算术表示，“对于每个非负整数 i < n，执行 *(result + i) = *(first + i)”，这似乎确实将这种优势降级为非常特殊的情况，但符号容纳纯输入和输出迭代器，如

中所述 C++11 §25.1/12：

” 在算法的描述中，运算符 + 和 - 用于一些迭代器类别它们不必被定义。在这些情况下，a+n 的语义与
的语义相同
X tmp = a;
advance(tmp, n);
return tmp;
而b-a的和return distance(a, b)的一样；

设计的通用性并没有固有的优势，它本身就是一个缺点，因为它更冗长，并且对不正确的使用代码生成的诊断不太容易理解。它的优点包括上面列出的两个。显然，委员会认为这些优势，或许还有其他优势 (?)，超过了将 Size 作为模板参数的固有劣势。

【讨论】：

他们可以指定除非使用无符号整数类型调用，否则行为将是未定义的。因为 std::copy_n 的整个想法是复制 n 个元素。不能是负数，不能是非整数，因为我们要处理许多元素。
@DeiDei：设计就是这样，表明委员会成员不同意你的观点。是的，这是一个权威论点。我发现只有这样的权威论据才能有效对抗故意无知的现实。
@DeiDei：对于容器大小使用有符号类型有一些合理的（尽管不是 IMHO 令人信服的）论点：虽然我不同意他在这个和其他主题上所说的很多，但 Lakos 在他的 Large如果您有兴趣，请扩展 C++ 书籍，但最好的方法是支持对 abs(c1.size() - c2.size()) 的天真/直观使用。此外，可以使用无类型宏之类的东西来提供大小，除非太大，否则默认为int。如果这些类型被随意传递给copy_n，那么具有未定义的行为是完全没有必要且非常危险的想法。
@DeiDei：我很好奇为什么让n 成为通用类型的模板参数可能是个问题？我想很少有 copy_n() 的类型被明确指定而不是被推断出来。 copy_n() 的当前规范有什么缺点？避免隐式有符号到无符号的转换有一个明显的好处。

【解决方案2】：

我猜这是因为通用性。
C++ 中的容器size_type 通常是size_t。但是，如果您使用自定义容器或使用自定义分配器，则可能不是这种情况，因此需要使用模板参数。

对于custom container，size_type 不必是size_t 的类型定义（它必须是an unsigned integer large enough to represent all positive values of difference_type）。

对于 STL 容器，size_type 是 allocator::size_type 的类型定义，default allocator 是 size_t。但是，如果您指定自定义分配器，则类型可能会有所不同。

【讨论】：

可能是iterator_traits<OutputIt>::difference_type。并指定distance(result, return_value) == count。但是对于仅输入和仅输出的迭代器，它将具有模糊的含义。
@ConstantinBaranov：在 C++11 中，copy_n 被指定为“对于每个非负整数 i copy 也以这种方式指定，并且可以与此类迭代器一起使用。嗯。值得调查。
哦，这是在 C++11 §25.1/12 中定义的。那么今天也学到了一些东西。还没死，哈利路亚！哦，该死，我是无神论者。好吧，无论如何。