范围适配器对于可视范围后面的参数是否懒惰？

Question

C++20 标准在 [range.adaptors.general] 中说范围适配器

在迭代结果视图时延迟评估。

另一方面，remark in [range.filter.view] for filter_view's begin function 提到缓存结果。那么适配器的懒惰到什么程度呢？

执行以下代码时：

#include <iostream>
#include <ranges>

void print(std::ranges::range auto&& r)
{
    for (const auto& item : r)
    {
        std::cout << item << ", ";
    }
    std::cout << " <end of range>\n";
}

int main()
{
    using namespace std::ranges;

    bool filter = false;
    
    auto v = iota_view{4, 10} | views::filter([&filter](auto item){return filter;});

    // multipass guarantee
    static_assert(std::ranges::forward_range<decltype(v)>);

    filter = true;
    print(v);

    filter = false;
    print(v);

    filter = true;
    print(v);
}

是否保证适配器会尊重filter 变量的值？如果不是，我在调用什么样的行为？它在哪里声明？

Answer 1

请记住，在 C++ 迭代器模型中，positioning and access 是两个不同的操作。但是，过滤迭代器的位置基于访问它正在过滤的范围。这就是迭代器的本质。

要找到过滤范围的开头，需要在基础范围中找到与过滤条件匹配的第一个位置。就像在过滤范围内查找下一个元素需要迭代，直到找到另一个与过滤条件匹配的迭代器。

因此，获取过滤范围的起始迭代器需要访问该范围的至少一个元素。过滤迭代器尽可能地懒惰，同时仍在工作。

但是，您的特定代码显示 UB，因为您的谓词 is not a regular_invocable。该标准明确要求：

invoke 函数调用表达式应保持相等 ([concepts.equality])

这意味着：

如果给定相等的输入，表达式会产生相等的输出，则表达式是保持等式的。表达式的输入是表达式操作数的集合。表达式的输出是表达式的结果和表达式修改的所有操作数。

您通过更改谓词的行为违反了该要求。

Answer 2

是否保证适配器会尊重过滤器变量的值？

没有。

如果不是，我在调用什么样的行为？它在哪里声明？

这是[res.on.requirements]/3的IFNDR：

如果声明约束的语义要求 ([structure.requirements]) 没有在使用时建模，则程序格式错误，不需要诊断。

特别是，filter_view 要求谓词评估保持相等（通过 indirect_­unary_­predicate 需要 predicate 需要 regular_invocable）。结果可以自发改变的东西不符合此要求 - 请参阅[concepts.equality]/3。

Answer 3

演示是最好的：https://godbolt.org/z/WxrsfTrve

int squreIt(int x)
{
    std::cout << "squreIt(" << x << ")\n";
    return x * x;
}

int main()
{
    std::array a{4, 3, 2, 1, 0, 5, 6};

    for (auto x : a | std::views::transform(squreIt) | std::views::drop(3)) {
        std::cout << "Result = " << x << '\n';
    }
    std::cout << "---------\n";
    for (auto x : a | std::views::drop(3) | std::views::transform(squreIt)) {
        std::cout << "Result = " << x << '\n';
    }
    return 0;
}

注意squreIt 仅对打印所需的项目调用，无论视图顺序如何。这表明了懒惰。